KR101863683B1 - 피아식별기의 질문기 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지지판; 상기 지지판 상에 접촉되어 마련되는 안테나 기판; 상기 안테나 기판의 상측에 마련되는 레이돔; 상기 안테나 기판과 레이돔 사이에 마련된 격벽; 및 상기 레이돔의 일부 영역 상에 마련된 누름판을 포함하는 피아식별기의 질문기 안테나를 제시한다.

Description

피아식별기의 질문기 안테나{Interrogator antenna of identification of friend or foe}

본 발명은 피아 식별기(IFF: Identification Friend or Foe)에 관한 것으로, 특히 피아 식별기의 질문기 안테나에 관한 것이다.

피아 식별기는 전차 또는 지상용 플랫폼에 탑재되며, 미확인 플랫폼에 대하여 질문/응답의 Ka 밴드 RF 신호를 송신 및 수신하여 피아 식별을 수행함으로써 아군간 오인 사격의 피해를 최소화하기 위한 장비이다. 즉, 미확인 플랫폼, 즉 표적에 대한 대응을 위하여 우선 표적의 피아를 식별해야 하는데, 이를 위해 피아 식별기는 질문을 담은 신호를 해당 표적으로 전송한다. 피아 식별기의 질문 신호에 대하여, 표적은 응답하지 않으면 아군이 아닌 것으로 간주될 수 있으므로, 일반적으로 질문 신호에 대하여 응답 신호를 전송한다. 질문 신호를 전송한 피아 식별기는 표적으로부터 전송된 응답 신호를 수신하여 이를 분석함으로써 해당 표적의 피아를 식별한다. 이러한 피아 식별을 위해 피아 식별기는 질문 신호를 전송하는 질문기와, 질문 신호에 대해 응답하는 응답기와, 응답기로부터의 응답 신호를 수신하여 처리 및 분석하는 처리기를 포함할 수 있다. 이러한 피아 식별기에 대하여 한국특허등록 제10-1292069호 및 한국특허등록 제10-1030745호에 제시되어 있다.

한편, 송신측 시스템에 설치된 질문기 안테나는 수신측 시스템으로 질문 신호를 전송하는 동시에 송신측 시스템으로부터 전송되는 응답 신호를 수신하는 기능을 한다. 즉, 질문기 안테나는 표적으로 질문 신호를 전송하고 표적으로부터 전송되는 응답 신호를 수신하는 기능을 동시에 수행한다. 또한, 질문기 안테나는 예를 들어 전차 및 장갑차에 장착되어 운용되므로 포신이 바라보는 방향의 피아 식별을 위해 포신의 방향과 일치한 방향으로 포신 근처에 장착되어 운용된다.

질문기 안테나는 주엽의 빔폭 조정 및 부엽(side lobe) 영향 억제 효과를 위하여 합(Σ) 신호와 차(Δ)신호 두 가지를 질문시에 전송하는 부엽 억제 기술을 적용하여 설계한다. 즉, 질문기 안테나로부터의 Ka 대역의 합 신호는 표적을 향해 전송되는 주엽 뿐만 아니라 주엽 부근으로 의도하지 않게 전송되는 부엽을 포함하며, 주엽 이외의 부엽을 억제하기 위해 차 신호를 동시에 전송하게 된다. 이러한 부엽 억제 기술을 이용하여 조준경으로 조준된 표적에만 질문 신호를 전송한다.

합 신호와 차 신호가 동시에 전송되면, 응답(수신)측 피아 식별기는 수신된 질문 신호에 대한 응답 조건 판단 시 합 신호가 차 신호보다 클 경우에만 질문측의 주엽으로 판단하여 응답 신호 발생하며, 만약 수신된 신호의 차 신호가 합 신호 보다 클 경우에는 부엽으로 판단하여 응답하지 않는다.

이상적인 안테나는 정조준 이외에 모든 방향에 대해 합 신호가 차 신호보다 커야한다. 그런데, Ka 밴드 대역의 지향성 배열 안테나로 소형화 설계 시 일부 각도에서 합 신호와 차 신호의 신호 세기 역전이 발생한다. 즉, 특정 각도에서 합 신호의 부엽이 차 신호보다 높게 나타나는 신호 세기 역전이 발생한다. 신호 세기 역전이 발생되면 밀집 운용을 하는 장갑차의 경우 역전 구간(부엽)에 위치한 아군은 질문 신호에 대해 응답을 수행하여 피아식별 결과에 혼란을 야기한다. 즉, 포신의 방향이 아닌 특정 방향에서 의도치 않은 피아 식별이 발생하여 표적에 대한 피아 식별이 제대로 이루어지지 않는 문제가 발생된다.

한국특허등록 제10-1292069호 한국특허등록 제10-1030745호

본 발명은 합 신호와 차 신호의 레벨이 특정 각도 내에서 높게 나타나는 현상으로 인한 특정 방향에서의 의도치 않은 피아 식별이 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 피아 식별기의 질문기 안테나를 제공한다.

본 발명은 합 신호의 부엽을 차 신호가 억제할 수 있는 피아 식별기의 질문기 안테나를 제공한다.

본 발명은 합 신호의 부엽을 차 신호가 모든 영역에서 완전하게 억제할 수 있는 피아 식별기의 질문기 안테나를 제공한다.

본 발명의 제 1 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나는 지지판; 상기 지지판 상에 접촉되어 마련되는 안테나 기판; 상기 안테나 기판의 상측에 마련되는 레이돔; 상기 안테나 기판과 레이돔 사이에 마련된 격벽; 및 상기 레이돔의 일부 영역 상에 마련된 누름판을 포함한다.

상기 안테나 기판은 주엽 및 부엽을 포함하여 합 신호를 방사하는 합 신호 안테나부와, 차 신호를 방사하는 차 신호 안테나부를 포함한다.

상기 차 신호는 상기 합 신호의 주엽보다 낮고 부엽보다 높은 세기로 방사된다.

상기 차 신호는 상기 합 신호의 주엽보다 적어도 10㏈ 낮고 상기 합 신호의 부엽보다 적어도 5㏈ 높은 세기로 방사된다.

상기 격벽은 틀 형상으로 마련되어 상기 안테나 기판 상에 마련된다.

상기 지지판, 안테나 기판 및 격벽은 동일한 크기를 갖는다.

상기 누름판은 틀 형상으로 마련되어 상기 레이돔의 가장자리에 마련된다.

상기 레이돔 및 누름판은 동일한 크기를 갖는다.

상기 레이돔 및 누름판은 상기 지지판, 안테나 기판 및 격벽보다 크거나 같다.

상기 지지판, 안테나 기판, 레이돔, 격벽 및 누름판 중 적어도 일부를 수용하는 하우징을 더 포함한다.

복수 영역의 두께 편차가 ±4㎜ 이하이다.

본 발명의 제 2 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나는 지지판; 상기 지지판 상에 접촉되어 마련되는 안테나 기판; 상기 안테나 기판 상의 일부 영역에 마련된 적어도 하나의 캡; 상기 안테나 기판 상측에 마련되는 레이돔; 및 상기 레이돔의 일부 영역 상에 마련된 누름판을 포함한다.

상기 안테나 기판과 상기 레이돔 사이에 마련된 격벽을 더 포함한다.

상기 안테나 기판은 주엽 및 부엽을 포함하여 합 신호를 방사하는 합 신호 안테나부와, 상기 합 신호의 주엽보다 낮고 부엽보다 높은 세기로 차 신호를 방사하는 차 신호 안테나부를 포함한다.

상기 차 신호는 상기 합 신호의 주엽보다 적어도 10㏈ 낮고 상기 합 신호의 부엽보다 적어도 5㏈ 높은 세기로 방사된다.

상기 안테나 기판의 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부에 각각 형성된 제 1 급전용 개구를 더 포함한다.

상기 지지판의 상기 안테나 기판의 상기 제 1 급전용 개구에 대응되는 영역에 형성된 제 2 급전용 개구를 더 포함한다.

상기 지지판의 및 상기 안테나 기판의 상기 제 1 및 제 2 급전용 개구에 도파관이 삽입된다.

상기 캡은 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부 각각에 형성된 상기 급전용 개구 상에 마련된다.

상기 캡은 상기 도파관과 연결된다.

본 발명의 제 3 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나는 합 신호 안테나부와 상기 합 신호 안테나부의 일측에 마련된 차 신호 안테나부를 포함하며, 상기 합 신호 안테나부와 상기 차 신호 안테나부는 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나가 적층된 복수의 복합 소자를 포함하고, 상기 복수의 복합 소자는 일측 및 이와 직교하는 타측으로 1mm 내지 5mm의 간격으로 배열된다.

상기 합 신호 안테나부는 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 각각 32개 및 8개 배열된다.

상기 차 신호 안테나부는 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 각각 8개 배열된다.

동작 주파수가 36.0GHz 내지 37.0GHz이고, 수평 반전력빔폭이 2.76°내지2.78°이며, 수직 반전력빔폭이 8.22°내지 8.25°이다.

전후방비가 -25㏈ 이하이고, 임피던스가 50Ω이다.

상기 합 신호의 최대(maximum ∑)와 상기 차 신호의 최소(minimum △)의 차는 35.51㏈ 내지 41.9㏈이다.

수평 부엽 준위 레벨이 26.46°내지 28.81°이고, 수직 부엽 준위 레벨은 지면 방향으로 -18.05㏈ 이하이며 상측 방향으로 -17.11㏈ 이상이다.

상기 합 신호와 상기 차 신호의 레벨 차이는 -90°내지 +90°의 각도에서 -9㏈ 이하이고, -90°내지 -120°및 90°내지 120°의 각도에서 -7㏈ 이하이다.

본 발명의 제 4 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나 제조 방법은 지지판의 일면 상에 안테나 기판을 마련하는 과정; 상기 지지판 및 안테나 기판을 상기 하우징의 제 1 영역 상에 안착시키는 과정; 상기 안테나 기판 상에 격벽을 마련하는 과정; 상기 격벽의 개구를 통해 복수의 제 1 체결 부재를 삽입하여 상기 안테나 기판 및 지지판을 상기 하우징의 제 1 영역에 고정하는 과정; 상기 하우징의 제 2 영역 상에 레이돔을 안착시키는 과정; 상기 레이돔 상에 누름판을 마련하는 과정; 및 상기 누름판의 개구를 통해 상기 레이돔을 상기 하우징의 제 2 영역에 고정하는 과정을 포함한다.

상기 안테나 기판은 제 1 및 제 2 도전 패턴이 각각 형성된 제 1 및 제 2 절연층을 접합하여 제조한다.

상기 안테나 기판을 제조하는 과정은, 제 1 및 제 2 도전 패턴이 각각 형성된 제 1 및 제 2 절연층 사이에 접합층을 마련하는 과정; 상기 제 1 및 제 2 절연층 사이에 접합층이 마련된 기판을 오븐 내로 투입하는 과정; 상기 오븐의 온도를 상온으로부터 150℃ 내지 200℃로 3분 내지 10분 동안 승온시키는 과정; 상기 150℃ 내지 200℃의 온도에서 15분 내지 30분 동안 히팅하는 과정; 상기 150℃ 내지 200℃로부터 상온으로 5분 내지 15분 동안 강하시키는 과정; 및 상기 기판을 오븐으로부터 배출하는 과정을 포함한다.

상기 기판을 가압 수단을 이용하여 0.5㎏ 내지 2㎏의 압력으로 가압하는 과정을 더 포함한다.

상기 가압 과정은 승온 이전부터 하강 이후까지 실시한다.

상기 지지판의 일면 상에 접합용 필름을 형성한 후 상기 지지판의 일면과 상기 안테나 기판의 타면을 접합하는 과정을 더 포함한다.

상기 지지판과 상기 안테나 기판의 소정 영역에 제 1 및 제 2 급전용 개구가 각각 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 급전용 개구가 중첩되도록 상기 지지판과 안테나 기판을 접합한다.

상기 안테나 기판의 제 2 급전용 개구 상에 캡을 마련하는 과정을 더 포함한다.

상기 하우징은 제 1 영역과 제 2 영역이 단차를 갖도록 제작된다.

상기 레이돔 및 누름판은 상기 지지판, 안테나 기판 및 격벽보다 적어도 일 방향으로 더 크다.

본 발명의 제 5 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나용 안테나 기판은 합 신호 안테나부와 상기 합 신호 안테나부의 일측에 마련된 차 신호 안테나부를 포함하며, 상기 합 신호 안테나부와 상기 차 신호 안테나부는 제 1 및 제 2 절연층 상에 각각 형성된 복수의 마이크로스트립 패치 안테나 및 원형 평판 안테나를 포함한다.

상기 합 신호 안테나부는 일 방향의 길이가 이와 직교하는 타 방향의 길이보다 길다.

상기 합 신호 안테나부의 일 방향의 길이가 상기 차 신호 안테나부의 일 방향의 길이보다 길다.

상기 합 신호 안테나부의 타 방향의 길이가 상기 차 신호 안테나부의 타 방향의 길이와 동일하다.

상기 합 신호 안테나부는 주엽과 부엽을 포함하여 합 신호를 방사하며, 상기 차 신호 안테나부는 상기 주엽보다 적어도 10㏈ 낮고 상기 부엽보다 적어도 5㏈ 높은 세기로 차 신호를 방사한다.

상기 마이크로스트립 패치 안테나는 트렁케이티드 코너(truncated corner) 사각 패치 안테나의 형태를 갖는다.

상기 마이크로스트립 패치 안테나는 서로 대향되는 두 모서리 부근이 잘린 형태를 갖는다.

상기 원형 평판 안테나는 일부 영역에 절개가 형성된 트랜지션(transition) 구조를 구비한다.

상기 트랜지션 구조는 파장의 1/2 내지 1/5의 길이로 형성된다.

상기 원형 평판 안테나의 내경은 상기 마이크로스트립 패치 안테나의 직경보다 크거나 같다.

상기 원형 평판 안테나의 내측에 상기 마이크로스트립 패치 안테나의 적어도 일부가 중첩된다.

본 발명의 제 6 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나용 안테나 기판은 합 신호 안테나부와 상기 합 신호 안테나부의 일측에 마련된 차 신호 안테나부를 포함하며, 상기 합 신호 안테나부와 상기 차 신호 안테나부는 수직 방향으로 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나가 형성된 복사 소자를 포함하고, 상기 복사 소자는 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 복수 배열된다.

상기 복사 소자의 배열 간격은 파장의 0.5배 내지 1배이다.

일 복사 소자의 일측 최외곽으로부터 이와 인접한 타 복사 소자의 타측 최외곽까지의 거리는 5㎜ 내지 8㎜이다.

상기 합 신호 안테나부는 상기 차 신호 안테나부보다 많은 수의 상기 복사 소자가 배열된다.

상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부 각각에 상기 복사 소자가 제거되어 마련된 급전부를 더 포함한다.

상기 급전부를 통해 상기 합 신호 안테나부의 복수의 복사 소자가 전원을 공급받는다.

상기 합 신호 안테나부는 일 방향으로 일측으로부터 타측으로 갈수록 점점 증가하다가 다시 감소하도록 전원을 공급받는다.

상기 합 신호 안테나부는 일 방향과 직교하는 타 방향으로 일측 및 타측 가장자리가 낮고 그 내측으로 그보다 높은 전원을 공급받는다.

상기 급전부를 통해 상기 차 신호 안테나부의 복수의 복사 소자가 둘 이상으로 나뉘어 전원을 공급받는다.

상기 차 신호 안테나부는 일 방향으로 일측 및 타측 최외측의 복사 소자가 높은 위상을 갖고 이로부터 중앙으로 갈수록 복사 소자가 낮아지다 높아지는 위상을 가지며, 중앙부의 적어도 하나의 복사 소자에 높은 전원이 공급되고 일측 및 타측의 가장자리의 복사 소자에 이보다 낮은 전원이 공급된다.

상기 차 신호 안테나부는 일 방향과 직교하는 타 방향으로 일측 및 타측 가장자리가 낮고 그 내측으로 그보다 높은 전원을 공급받는다.

본 발명의 제 7 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나용 안테나 기판은 적층된 제 1 및 제 2 절연층; 상기 제 1 절연층 상에 형성된 복수의 마이크로스트립 패치 안테나; 및 상기 제 2 절연층 상에 형성된 복수의 원형 평판 안테나를 포함하며, 유전율이 1 내지 10이다.

상기 제 1 및 제 2 절연층의 유전율은 1 내지 10이다.

상기 제 1 및 제 2 절연층의 유전율은 2 내지 3이다.

상기 제 1 및 제 2 절연층은 상기 마이크로스트립 패치 안테나 및 원형 평판 안테나의 두께보다 두껍다.

상기 마이크로스트립 패치 안테나는 서로 대향되는 두 모서리 부근이 잘린 트렁케이티드 코너(truncated corner) 형태를 갖는다.

상기 원형 평판 안테나는 상기 원형 평판 안테나 길이의 1/2 내지 1/5의 길이로 절개가 형성된 트랜지션(transition) 구조를 구비한다.

상기 원형 평판 안테나의 내측에 상기 마이크로스트립 패치 안테나가 중첩된다.

상기 제 1 및 제 2 절연층 사이에 마련된 접합층을 더 포함한다.

상기 접합층은 상기 제 1 및 제 2 절연층보다 얇은 두께로 마련된다.

본 발명의 제 8 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나용 안테나 기판의 제조 방법은 제 1 및 제 2 절연층 상에 제 1 및 제 2 도전 패턴을 각각 형성하는 과정; 상기 제 1 절연층 상에 접합층을 형성한 후 상기 접합층 상에 제 2 절연층을 마련하는 과정; 및 소정의 온도에서 가압하여 상기 제 1 및 제 2 절연층을 접합하는 과정을 포함한다.

상기 제 1 및 제 2 절연층을 접합하는 과정은, 상기 제 1 및 제 2 절연층 사이에 접합층이 마련된 기판을 오븐 내로 투입하는 과정; 상기 오븐의 온도를 상온으로부터 150℃ 내지 200℃로 3분 내지 10분 동안 승온시키는 과정; 상기 150℃ 내지 200℃의 온도에서 15분 내지 30분 동안 히팅하는 과정; 상기 150℃ 내지 200℃로부터 상온으로 5분 내지 15분 동안 강하시키는 과정; 및 상기 기판을 오븐으로부터 배출하는 과정을 포함한다.

상기 히팅 시간은 상기 승온 시간 및 강하 시간보다 길다.

상기 강하 시간은 상기 승온 시간보다 길거나 같다.

상기 기판을 상온으로부터 160℃까지 5분 동안 상승시키는 과정; 상기 160℃에서 20분 동안 히팅하는 과정; 상기 160℃로부터 상온으로 10분 동안 강하시키는 과정을 포함한다.

상기 기판을 오븐 내에 투입한 후 가압 수단을 이용하여 가압하는 과정을 더 포함한다.

상기 가압 과정은 승온 이전부터 하강 이후까지 실시한다.

상기 가압은 0.5㎏∼2㎏의 압력으로 실시한다.

본 발명의 제 9 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나는 합 신호 안테나부와 상기 합 신호 안테나부의 일측에 마련된 차 신호 안테나부를 포함하며, 상기 합 신호 안테나부와 상기 차 신호 안테나부는 수직 방향으로 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나가 형성된 복사 소자를 포함하고, 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부는 상기 복사 소자가 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 복수 배열되며, 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부는 적어도 일 영역에서 다른 세기의 신호를 방사한다.

상기 합 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어드는 세기의 신호를 출력한다.

상기 합 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어들도록 전원을 공급받는다.

상기 차 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어드는 세기의 신호를 출력한다.

상기 차 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어들도록 전원을 공급받는다.

상기 차 신호 안테나부는 일 방향으로 일측 및 타측 최외측의 복사 소자가 높은 위상으로 전원이 인가되고 이로부터 중앙으로 갈수록 복사 소자가 낮아지다 높아지는 위상으로 전원이 인가된다.

상기 복사 소자의 배열 간격은 파장의 0.5배 내지 1배이다.

일 복사 소자의 일측 최외곽으로부터 이와 인접한 타 복사 소자의 타측 최외곽까지의 거리는 5㎜ 내지 8㎜이다.

상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부 각각에 마련된 급전부를 더 포함한다.

상기 급전부를 통해 상기 합 신호 안테나부의 복수의 복사 소자가 전원을 공급받는다.

상기 급전부를 통해 상기 차 신호 안테나부의 복수의 복사 소자가 둘 이상으로 나뉘어 전원을 공급받는다.

본 발명의 제 10 양태에 따른 피아식별기의 질문기 안테나는 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나가 수직 방향으로 적층 형성된 복사 소자; 상기 복사 소자가 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 복수 배열된 합 신호 안테나부; 및 상기 합 신호 안테나부의 일측에 마련되며, 상기 복사 소자가 일 방향 및 타 방향으로 복수 배열된 차 신호 안테나부를 포함하고, 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부는 각각의 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어드는 세기의 신호를 출력하며, 상기 차 신호 안테나부는 상기 주엽보다 약하고 상기 부엽보다 강한 차 신호를 상기 부엽의 전체 구간으로 방사시킨다.

상기 차 신호 안테나부는 상기 주엽보다 적어도 10㏈ 약하고 상기 부엽보다 적어도 5㏈ 강한 세기로 차 신호를 방사한다.

상기 합 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어들도록 전원을 공급받는다.

상기 차 신호 안테나부는 중앙부의 일 영역으로부터 외측으로 갈수록 줄어들도록 전원을 공급받는다.

상기 마이크로스트립 패치 안테나는 트렁케이티드 코너(truncated corner) 사각 패치 안테나의 형태를 갖는다.

상기 원형 평판 안테나는 파장의 1/2 내지 1/5의 길이로 절개가 형성된 트랜지션(transition) 구조를 구비한다.

일 복사 소자의 일측 최외곽으로부터 이와 인접한 타 복사 소자의 타측 최외곽까지의 거리는 파장의 0.5배 내지 1배이다.

동작 주파수가 36.0GHz 내지 37.0GHz이고, 수평 반전력빔폭이 2.76°내지2.78°이며, 수직 반전력빔폭이 8.22°내지 8.25°인 피아식별기의 질문기 안테나.

상기 합 신호의 최대(maximum ∑)와 상기 차 신호의 최소(minimum △)의 차는 35.51㏈ 내지 41.96㏈이다.

수평 부엽 준위 레벨이 26.46°내지 28.81°이고, 수직 부엽 준위 레벨이 지면 방향으로 -18.05㏈ 이하이며, 수직 부엽 준위 레벨이 상측 방향으로 -17.11㏈ 이상이다.

상기 합 신호와 상기 차 신호의 레벨 차이는 -90°내지 +90°의 각도에서 -9㏈ 이하, -90°내지 -120°및 90°내지 120°의 각도에서 -7㏈ 이하이다.

본 발명에 따른 피아 식별기의 질문기 안테나는 합 신호 및 차 신호를 방사하며, 합 신호는 주엽 및 부엽을 포함하여 방사된다. 또한, 차 신호는 부엽을 완전히 억제하도록 방사된다. 즉, 모든 영역에서 부엽을 억제하도록 차 신호가 방사된다. 따라서, 부엽과 차 신호의 신호 세기 역전이 발생되지 않는다. 신호 세기 역전이 발생하지 않으므로 예를 들어 밀집 운용을 하는 장갑차의 경우 역전 구간(부엽)에 위치한 아군이 질문 신호에 대해 응답하지 않아 피아식별 결과에 혼란을 야기하지 않는다. 즉, 포신의 방향이 아닌 특정 방향에서 피아 식별이 발생하지 않으므로 표적에 대한 피아 식별이 제대로 이루어지게 된다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피아 식별기의 질문기 안테나의 사시도, 일부 단면도 및 분해 전개도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나의 안테나 기판의 일부 구성을 도시한 분리 사시도 및 단면도.
도 6은 본 발명에 적용되는 트랜지션 구조의 유무에 따른 특성을 설명하기 위한 개략도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 다른 안테나 기판의 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2×2 배열 안테나 기판의 일부 사시도.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2×2 배열 안테나 기판의 S 파라미터, 방사 패턴 및 축비의 시뮬레이션 결과.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부의 평면도.
도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부의 수평 전력 분포 및 배열 계수 패턴을 도시한 그래프.
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부의 수직 전력 분포 및 배열 계수 패턴을 도시한 그래프.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차 신호 안테나부의 평면도.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차 신호 안테나부의 전력 분포, 위상 분포 및 지향성 패턴을 도시한 그래프.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부의 수직 및 수평 전력 분포를 나타낸 개략도.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차 신호 안테나부의 전력 및 위상 분포를 나타낸 개략도.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부와 차 신호 안테나부를 결합한 안테나 기판의 평면도.
도 25는 종래의 안테나의 합 신호와 차 신호의 RHCP 이득 패턴.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 기판의 합 신호와 차 신호의 RHCP 이득 패턴.
도 27 내지 도 29는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 S-파라미터, 수직 RHCP 이득 패턴 및 축비를 나타낸 그래프.
도 30은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 수평 평면에서 합 신호와 차 신호의 레벨 차이를 나타낸 그래프.
도 31은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 두께를 측정하기 위한 측정 영역을 도시한 개략도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피아 식별기의 질문기 안테나의 사시도이고, 도 2는 일부 단면도이며, 도 3은 분해 전개도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나(1000)는 지지판(100)과, 지지판(100) 상에 마련된 안테나 기판(200)과, 안테나 기판(200) 상의 소정 영역에 마련된 캡(300)과, 안테나 기판(200) 상측에 마련된 격벽(400)과, 격벽(400) 상에 마련된 레이돔(500)과, 레이돔(500) 상에 마련된 누름판(600)을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 질문기 안테나는 하측으로부터 상측 방향으로 지지판(100), 안테나 기판(200), 캡(300), 격벽(400), 레이돔(500) 및 누름판(600)이 마련된다. 또한, 지지판(100)의 하측을 커버하고 지지판(100)으로부터 누름판(600)의 측면을 커버하여 내측으로 이들을 수용하는 하우징(700)과, 지지판(100)으로부터 누름판(600)까지의 적어도 일부를 하우징(700)에 체결하는 체결 부재(800)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나(1000)는 도 1에 도시된 바와 같이 일 방향(X 방향)으로의 길이가 이와 직교하는 타 방향(Y 방향)으로의 길이보다 길고, 수직 방향(Z 방향)으로 소정의 두께를 갖는 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 질문기 안테나(1000)는 측면을 감싸도록 하우징(700)이 마련되며, 일 방향의 서로 대향되는 두 측면에 연장부(1100)가 마련될 수 있다. 연장부(1100)는 소정의 폭으로 연장되어 마련되며 적어도 하나의 개구(1110)가 형성된다. 이러한 연장부(1100)가 마련됨으로써 질문기 안테나(1000)가 안착 위치에 안착된 후 개구(1110)를 통해 체결 부재(미도시)가 안착 위치에 삽입됨으로써 질문기 안테나(1000)를 전차 또는 지상용 플랫폼에 장착할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나(1000)의 구성 부품에 대해 상세히 설명한다.

1. 지지판

지지판(100)은 안테나 기판(200)을 지지하도록 안테니 기판(200)의 하측에 마련된다. 여기서, 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 하면과 접촉되어 안테나 기판(200)의 하면을 지지하도록 마련될 수 있다. 물론, 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 하면과 소정 간격 이격되어 마련될 수도 있다. 지지판(100)과 안테나 기판(200)이 접촉되는 경우 지지판(100)과 안테나 기판(200)은 접착 고정될 수 있다. 즉, 지지판(100)과 안테나 기판(200) 사이에 소정의 접착제를 도포한 후 이를 경화시켜 지지판(100)과 안테나 기판(200)을 접착 고정할 수 있다. 물론, 소정의 체결 부재를 이용하여 지지판(100)에 안테나 기판(200)을 체결하여 고정할 수도 있는데, 이 경우 지지판(100)과 안테나 기판(200)이 접촉 고정될 수도 있고, 지지판(100)과 안테나 기판(200)이 소정 간격 이격되어 고정될 수도 있다. 여기서, 지지판(100)과 안테나 기판(200)이 접촉된다는 것은 지지판(100)의 상면과 안테나 기판(200)의 하면이 적어도 일부 접촉되는 것을 의미한다.

이러한 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 지지판(100)은 질문기 안테나(1000)의 형상, 예를 들어 직사각형의 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 지지판(100)은 소정 두께를 갖는 판 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 지지판(100)은 안테나 기판(200)과 동일한 크기로 마련될 수 있다. 즉, 지지판(100)과 안테나 기판(200)은 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 동일한 크기로 마련될 수 있다. 그러나, 지지판(100)이 안테나 기판(200)보다 더 크게 마련될 수도 있다. 또한, 지지판(100)은 안테나 기판(200)과 동일 두께로 마련될 수도 있고, 안테나 기판(200)보다 두껍게 마련될 수도 있다. 예를 들어, 지지판(100)은 안테나 기판(200)보다 1배 내지 5배의 두께로 마련될 수 있다. 구체적으로, 지지판(100)은 1㎜∼5㎜의 두께로 마련될 수 있고, 더욱 구체적으로 2.5㎜∼3㎜의 두께로 마련될 수 있다. 한편, 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 측면을 감싸도록 마련될 수도 있다. 즉, 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 하면으로부터 측면을 감싸도록 마련될 수 있다. 지지판(100)이 안테나 기판(200)의 측면을 감싸는 경우 지지판(100)은 안테나 기판(200)의 하면이 접촉되는 평판 형상의 평판부와, 평판부의 가장자리, 즉 테두리를 따라 평판부와 단차를 이루도록 마련된 테두리부를 포함할 수 있다. 즉, 평판부의 가장자리에 테두리부가 마련되어 평판부와 테두리부가 소정의 단차를 갖도록 할 수 있다. 이때, 테두리부는 안테나 기판(200)의 높이와 동일한 높이로 마련될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 지지판(100)이 안테나 기판(200)의 하면을 접촉하여 지지하며, 측면을 감싸지 않는 경우를 설명한다. 한편, 도 2에는 지지판(100)의 측면을 감싸도록 마련된 하우징(700)의 일부가 도시되었으며, 하우징(700)으로부터 일 방향으로 연장된 연장부(1100)가 도시되었다.

지지판(100)은 가장자리를 따라 복수의 개구(110)가 형성될 수 있다. 즉, 평판 형상을 갖는 지지판(100)의 가장자리를 따라 복수의 개구(110)가 소정의 간격으로 마련될 수 있다. 이때, 개구(110)는 동일한 간격과 동일한 크기로 마련될 수 있다. 지지판(100)의 개구(110)에는 격벽(400)의 개구(410)를 통해 안테나 기판(200)의 개구(210)를 경유하여 체결 부재가 삽입될 수 있다. 또한, 지지판(100)의 중앙부에는 급전용 개구(120)가 형성될 수 있다. 이러한 급전용 개구(120)를 통해 도파관이 삽입되고 도파관을 통해 외부로부터 전원이 공급될 수 있다. 이때, 급전용 개구(120)는 두개 마련될 수 있는데, 두개의 급전용 개구(120)는 예를 들어 지지판(100)의 중앙부에 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다. 즉, 안테나 기판(200)의 두 영역에 전원이 공급될 수 있는데, 두개의 급전용 개구(120)를 통해 외부의 전원이 안테나 기판(200)이 두 영역으로 공급될 수 있다. 한편, 지지판(100)은 알루미늄 합금, 은 도금 등을 이용하여 CNC 가공에 의해 제작될 수 있다.

2. 안테나 기판

안테나 기판(200)는 지지판(100) 상에 마련된다. 여기서, 안테나 기판(200)은 지지판(100)과 동일 크기를 갖도록 마련될 수 있다. 즉, 안테나 기판(200)의 일 방향 및 타 방향의 길이는 지지판(100)과 동일할 수 있다. 그러나, 안테나 기판(200)은 지지판(100)보다 작게 마련될 수 있다. 또한, 안테나 기판(200)은 가장자리를 따라 복수의 개구(210)가 형성될 수 있다. 복수의 개구(210)는 지지판(100)에 형성된 개구(110)와 동일 위치에 형성될 수 있다. 즉, 지지판(100) 상에 안테나 기판(200)이 마련되고 지지판(100)의 개구(110)과 안테나 기판(200)의 개구(210)가 중첩된다. 따라서, 격벽(400)의 개구(310)를 통해 삽입된 체결 부재가 안테나 기판(200)의 개구(210) 및 지지판(100)의 개구(110)를 관통하여 예를 들어 하우징(700)의 소정 영역에 체결될 수 있다.

안테나 기판(200)은 소정 주파수의 신호를 방사시킨다. 즉, 안테나 기판(200)은 도시되지 않은 질문기에서 생성된 소정 주파수의 신호를 전달받아 표적을 향해 방사시킨다. 이러한 안테나 기판(200)은 소정의 유전율을 갖는 절연체 상에 도전층이 소정의 형상으로 패터닝된 안테나 패턴이 형성된다. 즉, 안테나 기판(200)은 절연층 상에 소정의 도전 패턴이 형성된 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다. 또한, 안테나 기판(200)은 합 신호와 차 신호를 동시에 방사시킬 수 있다. 이를 위해 안테나 기판(200)은 합 신호 안테나부(220) 및 차 신호 안테나부(230)를 포함할 수 있다. 즉, 합 신호 안테나부(220)는 합 신호를 방사하며, 차 신호 안테나부(230)는 차 신호를 방사한다. 여기서, 합 신호 안테나부(220)는 소정의 폭 및 길이를 갖는 대략 직사각형으로 마련되며, X 방향의 길이가 Y 방향의 폭보다 2배 내지 5배 정도 크게 마련될 수 있다. 즉, 길이:폭의 비가 2:1 내지 5:1일 수 있다. 바람직하게, 합 신호 안테나부(220)는 길이:폭의 비가 4:1일 수 있다. 또한, 차 신호 안테나부(230)는 합 신호 안테나부(220)의 일 장변에 마련될 수 있다. 즉, 차 신호 안테나부(230)는 길이 방향으로 합 신호 안테나부(220)의 측면에 마련될 수 있다. 또한, 차 신호 안테나부(230)는 합 신호 안테나부(220)보다 짧은 길이로 마련될 수 있다. 즉, 일 방향(X 방향)으로 차 신호 안테나부(230)의 길이가 합 신호 안테나부(220)의 길이보다 짧게 마련될 수 있다. 여기서, 차 신호 안테나부(230)는 길이:폭의 비가 2:1 내지 1:2의 비로 마련될 수 있다. 즉, 차 신호 안테나부(230)는 길이가 폭보다 2배 클 수 있고, 폭보다 2배 작을 수 있다. 바람직하게, 차 신호 안테나부(230)는 길이와 폭이 동일하게 마련될 수 있다. 여기서, 안테나 기판(200)은 본 발명의 특징에 따라 합 신호의 부엽을 억제하도록 차 신호가 방사되도록 한다. 즉, 합 신호의 부엽보다 큰 세기로 차 신호가 방사되도록 한다.

또한, 안테나 기판(200)에는 급전용 개구(240)가 형성될 수 있다. 즉, 안테나 기판(200)에는 지지판(100)의 급전용 개구(120)와 중첩되도록 급전용 개구(240)가 형성될 수 있다. 즉, 급전용 개구(240)는 합 신호 안테나부(220) 및 차 신호 안테나부(230)에 각각 마련될 수 있다. 이러한 급전용 개구(240)에 지지판(100)의 급전용 개구(120)를 통해 삽입된 도파관이 삽입되어 합 신호 안테나부(220) 및 차 신호 안테나부(230)에 소정의 전원, 즉 합 신호 및 차 신호가 각각 공급될 수 있다. 이렇게 안테나 기판(200)의 급전용 개구(240)가 형성된 영역에는 도전 패턴이 형성되지 않는다.

한편, 안테나 기판(200)은 다층 구조로 형성될 수 있는데, 바람직하게는 2층 구조로 형성될 수 있다. 즉, 안테나 기판(200)은 소정의 도전 패턴이 각각 형성되며, 소정의 유전율을 갖는 제 1 및 제 2 절연층이 적층될 수 있다. 또한, 급전용 개구(240)는 인쇄회로기판의 절연층을 관통하여 형성될 수 있다. 이러한 안테나 기판(200)은 0.2㎜∼1㎜의 두께로 마련될 수 있고, 더욱 구체적으로 0.6㎜∼0.7㎜의 두께로 마련될 수 있다.

이러한 안테나 기판(200)의 구조 및 제조 방법 등에 대해서는 추후 상세히 설명하겠다.

3. 캡

캡(300)은 안테나 기판(200) 상의 소정 영역에 마련될 수 있다. 즉, 캡(300)은 안테나 기판(200)의 급전용 개구(240) 상에 마련될 수 있다. 따라서, 캡(300)에 의해 급전용 개구(240)가 덮이게 된다. 캡(300)에는 급전용 개구(240)를 통해 유입되는 도파관이 연결될 수 있다. 또한, 캡(300)은 합 신호 안테나부(220) 및 차 신호 안테나부(230) 각각의 도전 패턴과 연결될 수 있다. 즉, 제 1 캡은 합 신호 안테나부(220)의 도전 패턴의 일부와 연결되고, 제 2 캡은 차 신호 안테나부(230)의 도전 패턴의 일부와 연결된다. 이렇게 안테나 기판(200) 상에 캡(300)이 마련되고 급전용 개구(240)를 통해 인입되는 도파관과 연결됨으로써 도파관의 급전을 용이하게 할 수 있다. 한편, 캡(300)은 알루미늄 합금 등으로 제작될 수 있으며, CNC 가공으로 제작될 수 있다.

4. 격벽

격벽(400)은 안테나 기판(200) 상에 마련될 수 있다. 격벽(400)은 안테나 기판(200)의 가장자리를 따라 마련될 수 있다. 즉, 격벽(400)은 소정의 폭을 갖는 직사각형의 프레임 형상으로 마련될 수 있다. 이러한 격벽(400)은 일 방향으로의 외경이 안테나 기판(200)의 일 방향의 길이와 동일하고 타 방향으로의 외경이 안테나 기판(200)의 타 방향의 길이와 동일할 수 있다. 또한, 격벽(400)에는 복수의 개구(410)가 형성될 수 있다. 개구(410)는 안테나 기판(200) 및 지지판(100)의 개구(210, 110)와 동일 위치에 마련될 수 있다. 즉, 지지판(100), 안테나 기판(200) 및 격벽(400)이 적층될 때 각각의 개구(110, 210, 410)가 동일 위치에 마련될 수 있다. 이러한 격벽(400)은 안테나 기판(200)이 지지판(100) 상에 고정될 수 있도록 한다. 즉, 개구(410)를 통해 소정의 체결 부재(미도시)가 안테나 기판(200) 및 지지판(100)의 개구(210, 110)에 삽입되어 격벽(400) 및 안테나 기판(200)이 지지판(100)에 체결될 수 있다. 또한, 지지판(100)이 하우징(700)에 체결되어 고정될 수도 있는데, 이 경우 격벽(400)으로부터 삽입된 체결 부재가 안테나 기판(200) 및 지지판(100)의 개구(210, 110)를 통해 하우징(700)에 체결될 수 있다. 한편, 격벽(400)은 안테나 기판(200)과 레이돔(500)을 소정 간격 이격되도록 한다. 즉, 격벽(400)의 두께에 따라 안테나 기판(200)과 레이돔(500)의 이격 거리가 결정될 수 있다. 이러한 격벽(400)은 안테나 기판(200)과 동일 두께로 마련될 수도 있고, 안테나 기판(200)보다 두껍게 마련될 수도 있다. 예를 들어, 격벽(400)은 안테나 기판(200)보다 1배 내지 5배의 두께로 마련될 수 있다. 또한, 격벽(400)은 지지판(100)과 동일하거나 두껍게 마련될 수 있다. 예를 들어, 격벽(400)은 1㎜∼5㎜의 두께로 마련될 수 있고, 더욱 구체적으로 2.5㎜∼3㎜의 두께로 마련될 수 있다.

이러한 격벽(400)은 알루미늄 합금을 이용하여 CNC 가공을 통해 제작될 수 있다. 즉, 격벽(400)은 지지판(100) 및 캡(300)과 동일 재질로 마련될 수 있다. 한편, 격벽(400)은 직사각형의 프레임 형상으로 설명하였으나, 판 형상으로 마련될 수도 있다.

5. 레이돔

레이돔(500)은 질문기 안테나를 외부 환경으로부터 보호하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 레이돔(500)은 격벽(400) 상부를 덮도록 마련됨으로써 지지판(100)과 레이돔(500) 사이에 마련된 안테나 기판(200) 등을 외부 환경으로 보호할 수 있다. 또한, 레이돔(500)은 그 하측에 마련된 격벽(400), 안테나 기판(200)보다 크게 마련될 수 있다. 즉, 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로의 각각의 길이가 격벽(400) 및 안테나 기판(200)보다 크게 마련될 수 있다. 또한, 레이돔(500)의 가장자리에는 복수의 개구(510)가 형성되는데, 개구(510)를 통해 체결 부재(800)가 삽입되어 레이돔(500)이 하우징(700)에 체결되어 고정되도록 할 수 있다.

이러한 레이돔(500)은 소정의 두께를 갖는 평판 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 레이돔(500)은 격벽(400), 지지판(100) 등과 동일 두께로 마련될 수 있다. 예를 들어, 레이돔(500)은 1㎜∼5㎜의 두께로 마련될 수 있고, 더욱 구체적으로 2.5㎜∼3㎜의 두께로 마련될 수 있다. 한편, 레이돔(500) 내측에 소정의 공간이 마련될 수 있다. 즉, 레이돔(500)은 가장자리로부터 상측으로 소정 높이로 돌출되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 레이돔(500)의 내측에 소정의 공간이 마련될 수 있다. 또한, 레이돔(500)의 내측 공간에는 외부로부터 침투하는 수분, 산소 등을 포집하는 포집 수단이 마련될 수 있다. 즉, 외부의 수분, 산소 등이 질문기 안테나 내부로 침투하면 특히 안테나 기판(200)을 부식시키거나 안테나 기판(200)의 도전 패턴을 산화시킬 수 있어 질문기 안테나의 오작동 또는 고장의 원인이 될 수 있다. 따라서, 레이돔(500) 내측에 흡습제 등의 포집 수단을 마련하여 수분 또는 산소를 포집할 수 있다. 한편, 이러한 레이돔(500)은 폴리카보네이트 등의 수지로 형성될 수 있다.

6. 누름판

누름판(600)은 중앙부가 뚫린 사각의 틀 형상으로 마련될 수 있다. 여기서, 누름판(600)의 일 방향 및 타 방향으로의 길이는 레이돔(500)의 길이와 동일할 수 있다. 누름판(600)은 가장자리에 복수의 개구(610)가 형성된다. 누름판(600)의 개구(610)는 레이돔(500)의 개구(510)와 동일 위치에 동일 크기로 마련될 수 있다. 따라서, 체결 부재(800)가 누름판(600)의 개구(610)와 레이돔(500)의 개구(510)를 통해 삽입되어 하우징(700)에 삽입될 수 있고, 그에 따라 레이돔(500) 및 누름판(600)이 하우징(700)에 체결되도록 한다. 누름판(600)은 예를 들어 스테인레스 강을 이용하고 CNC 가공을 통해 제작될 수 있다. 또한, 누름판(600)은 레이돔(500)과 동일한 두께로 마련될 수 있는데, 1㎜∼5㎜의 두께로 마련될 수 있고, 더욱 구체적으로 2.5㎜∼3㎜의 두께로 마련될 수 있다

7. 하우징

하우징(700)은 질문기 안테나의 하부 및 측면을 감싸도록 마련될 수 있다. 즉, 하우징(700)은 지지판(100)의 하부와, 지지판(100)으로부터 누름판(600)의 측면을 감싸도록 마련될 수 있다. 한편, 하우징(700)은 내측으로 소정의 단차를 가질 수 있다. 즉, 하우징(700)은 내측 직경이 적어도 두 영역에서 다를 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 지지판(100), 안테나 기판(200) 및 격벽(400)이 수용되는 제 1 영역은 레이돔(500) 및 누름판(600)이 수용되는 제 2 영역보다 작은 직경을 가질 수 있다. 따라서, 지지판(100) 및 안테나 기판(200)이 격벽(400)을 통해 체결되어 하우징(700)의 제 1 영역 내측에 마련되고, 레이돔(500) 및 누름판(600)이 하우징(700)의 제 2 영역 내측에 마련될 수 있다. 이때, 지지판(100), 안테나 기판(200) 및 격벽(400)이 하우징(700)의 내측 단턱부에 고정되고, 레이돔(500) 및 누름판(600)이 하우징(700)의 외측 단턱부에 고정될 수 있다.

8. 체결부재

체결 부재(800)는 누름판(600)의 개구(610)와 레이돔(500)의 개구(510)에 삽입되어 이들을 통해 하우징(700)에 체결되도록 한다. 이러한 체결 부재(800)는 볼트로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나를 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명하였으나, 질문기 안테나를 구성하는 각 구성들은 다양한 형상으로 마련될 수 있고 다양한 방법에 의해 체결될 수 있다. 예를 들어, 누름판(600)으로부터 지지판(100)이 일체로 조립될 수 있고, 이렇게 조립된 구성들이 하우징(700) 내측에 마련되어 질문기 안테나를 구성할 수도 있다. 이때, 지지판(100)으로부터 누름판(600)까지 모두 동일 크기를 가질 수 있고, 동일 영역에 개구가 형성되어 체결 부재(800)가 삽입될 수 있다.

안테나 기판

본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나의 안테나 기판의 구성에 대해 도면을 이용하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나의 안테나 기판의 일부 구성을 도시한 분리 사시도 및 단면도이다. 또한, 도 6은 트랜지션 구조의 유무에 따른 특성을 설명하기 위한 개략도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 다른 안테나 기판의 단면도이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판(200)은 제 1 절연층(2110)과, 제 1 절연층(2110)의 일면 상에 형성된 제 1 도전 패턴(2210)과, 제 1 절연층(2110) 상에 마련된 제 2 절연층(2120)과, 제 2 절연층(2120) 상에 형성된 제 2 도전 패턴(2220)을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나의 안테나 기판(200)은 두개의 절연층(2110, 2120)이 적층되고, 두 절연층(2110, 2120) 상에 도전 패턴(2210, 2220)이 각각 형성될 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이 두 절연층(2110, 2120) 사이에 마련되어 이들을 접합시키기 위한 접합층(2300)을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서는 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)을 적층하여 안테나 기판(200)을 형성하는데, 그 이유를 설명하면 다음과 같다. 안테나 기판(200)은 목표 성능을 만족하기 위해 많은 수의 도전 패턴을 배열해야 하는데, 단층의 절연층을 이용하는 경우 절연층 상에 복수의 도전 패턴을 배열해야 하므로 넓은 면적을 필요로 하게 되고, 그에 따라 안테나 기판(200)의 사이즈가 증가하게 된다. 또한, 안테나 기판(200)의 사이즈 증가를 방지하기 위해 비교적 적은 수의 도전 패턴을 배열할 수 있다. 그러나, 이 경우 이득 확보를 위해 이득 보강용 구조를 동일 층에 구현해야 하지만, 동일 층 상에 이득 보강용 구조를 구현하기 어려운 문제가 있다. 그리고, EMI 특성과 내구성, PCB 패턴 보호 등이 매우 어려운 문제가 있다. 이와는 반대로, 너무 많은 다층의 절연층을 적층하여 안테나 기판(200)을 제작하는 경우 절연층을 접합하기 위해 접합 필름(bonding film)이 다수 필요하게 되고, 접합 필름에 의해 안테나 기판(200)의 유전율이 변화된다. 따라서, 공정 오차를 증가시키고, 높은 주파수를 이용하는 고이득 배열 안테나의 주파수를 변화시키는 등 안테나 특성을 저하시키게 된다. 따라서, 본 발명은 목표 성능을 효과적으로 만족시키기 위해 스트립 라인의 구현이 가능한 절연층의 이중 적층 구조를 선택하였다.

2.1. 절연층

제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)은 각각 소정의 유전율을 가질 수 있다. 예를 들어, 절연층(2110, 2120)은 각각 1 내지 10의 유전율을 가질 수 있다. 절연층(2110, 2120)은 바람직하게는 1 내지 5, 더욱 바람직하게는 2 내지 3의 유전율을 가질 수 있다. 따라서, 안테나 기판(200)은 1 내지 10의 유전율을 가질 수 있다. 이렇게 절연층(2110, 2120)이 낮은 유전율을 가짐으로써 반사 및 삽입 손실이 발생되도록 신호를 방사시킬 수 있다. 즉, 절연층(2110, 2120)으로 유전율이 10을 초과하는 물질을 이용하면 50Ω의 임피던스를 갖는 전송선의 설계가 어렵고, 방사 손실 및 삽입 손실 등이 발생되어 원하는 주파수의 신호를 방사시킬 수 없게 된다. 한편, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)은 서로 다른 유전율을 가질 수 있다. 그러나, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)이 서로 다른 유전율을 가질 경우에도 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)은 1 내지 10의 유전율을 가질 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)은 1 내지 10의 범위에서 서로 다른 유전율을 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)의 유전율을 다르게 함으로써 주파수의 방사 특성을 조절할 수 있고, 그에 따라 질문기 안테나에서 질문 신호의 주파수를 일부 조정할 수 있다.

제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)은 10 이하의 유전율을 갖도록 다양한 물질로 제작될 수 있다. 예를 들어, 절연 수지에 불소계 수지가 코팅된 필름을 절연층(2110, 2120)으로 이용할 수 있다. 여기서, 절연 수지는 폴리이미드(PI), 폴리에스터(PET)를 포함할 수 있다. 또한, 불소계 수지는 폴리테프라플루오르에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene; PTFE), 헥사플루오르프로필렌공중합체(Fluorinated Ethylene Propylene; FEP), 페르플루오트알킬비닐에테르공중합체(PerFluoro Alkoxy; PFA) 등과, 불소계 수지들의 여러 다양한 복합체들을 포함할 수 있다.

2.2. 도전 패턴

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판(200)은 평판에 구현되어야 하고, 부엽이 없는 패턴을 방사하여야 하며, 우수 원형 편파 특성을 가져야 한다. 또한, 안테나 기판(200)은 급전 선로를 손실이 적은 스트립 선로로 선정하였기 때문에 스트립 선로와의 호환성 또한 고려하여 설계되어야 한다. 이러한 조건들을 고려할 때 가장 적합한 안테나 기판(200)의 도전 패턴의 형태는 트렁케이티드 코너(truncated corner) 사각 패치 안테나의 형태가 적합하고 선로 상에 적절한 트랜지션(transition) 구조가 필요하다. 즉, 도전 패턴의 어느 하나는 예를 들어 서로 대향되는 두 모서리 부근이 잘린 사각 패치 안테나로 구현되고, 다른 하나는 일부 영역에 절개가 형성된 구조로 구현될 수 있다.

안테나 기판(200) 상에 구현되는 단일 복사 소자는 1차적으로 마이크로스트립 패치 안테나를 통해 방사된다. 마이크로스트립 패치 안테나는 제 1 절연층(2110) 상에 형성될 수 있다. 즉, 제 1 절연층(2110) 상에 형성된 제 1 도전 패턴(2210)이 마이크로스트립 패치 안테나가 될 수 있다. 제 1 도전 패턴(2210)은 제 1 절연층(2110)의 가장자리로부터 중앙부로 일직선으로 연장되고, 제 1 절연층(2110)의 소정 영역, 대략 중앙부에 모서리 부근이 잘린 트렁케이티드 코너(truncated corner) 형태로 형성될 수 있다. 즉, 제 1 도전 패턴(2210)은 대략 사각형의 형태로 형성되며, 서로 대향되는 두 대각선의 일부가 잘린 형태의 트렁케이티드 코너 사각 패치 안테나로 형성될 수 있다. 여기서, 마이크로스트립 패치 안테나, 즉 제 1 도전 패턴(2210)은 양쪽 끝을 잘라 패치의 두 대각의 전기적 길이에 차이를 형성함으로써 원형 편파를 형성할 수 있다. 즉, 마름모 또는 사각형의 모양에서 서로 대향되는 두 모서리 부분을 잘라낸 모양, 즉 서로 대향되는 두 대각선은 90°의 각도를 이루를 대략 육각형 모양으로 마이크로스트립 패치 안테나를 구현함으로써 원형 편파를 형성할 수 있다. 다시 말하면, 서로 대향되는 두 꼭지점은 인접한 두 변과 90°의 각도를 이루고, 일 꼭지점과 90°를 이루도록 소정 길이 연장되다 일정 길이에서 수직 방향으로 방향을 바꿔 두 변이 90°이상의 둔각을 이루도록 한다. 이때, 서로 마주보는 두 변 사이의 거리, 즉 직경은 본 발명에서 설계하는 안테나의 주파수를 고려할 때 1㎜ 내지 5㎜, 바람직하게는 2㎜ 내지 3㎜로 설정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 가장 적합한 패치의 크기는 2.62㎜이다. 즉, 마이크로스트립 패치 안테나로 구현되는 제 1 도전 패턴(2210)의 직경은 1㎜ 내지 5㎜, 바람직하게는 2㎜ 내지 3㎜, 더욱 바람직하게는 2.62㎜이다.

마이크로스트립 패치 안테나에서 방사된 전자기파는 2차적으로 위층에 구현된 원형 평판 안테나에 커플링 급전의 형태로 급전된다. 즉, 제 2 절연층(2120) 상에 제 2 도전 패턴(2220)에 의해 원형 평판 안테나가 형성된다. 원형 평판 안테나는 소정의 폭을 갖는 대략 링 또는 도넛 모양으로 형성될 수 있다. 이러한 원형 평판 안테나는 마이크로스트립 패치 안테나에서 1차적으로 방사된 파의 원편파 특성과 지향성을 향상시키는 역할을 한다. 여기서, 원형 평판 안테나는 내경이 마이크로스트립 패치 안테나의 직경보다 크게 마련될 수 있다. 예를 들어, 원형 평판 안테나는 내경이 2㎜ 내지 6㎜, 바람직하게는 2㎜ 내지 4㎜로 설정할 수 있다. 본 발명에서 설계하는 안테나의 주파수 및 최대 이득, 최적 원편파 특성을 고려할 때 가장 적합한 원형 구조의 직경은 2.88㎜이다. 한편, 제 2 도전 패턴(2220), 즉 원형 평판 안테나의 내측에 제 1 도전 패턴(2210), 즉 마이크로 스트립 패치 안테나가 마련될 수 있다. 즉, 링 모양으로 형성된 제 1 도전 패턴(2210)의 내측에 제 2 도전 패턴(2220)의 적어도 일부가 중첩되도록 마련될 수 있다. 바람직하게는 제 2 도전 패턴(2220)의 모두가 제 1 도전 패턴(2210)의 내경 안에 배치될 수 있다.

한편, 배열 안테나가 스트립선로를 이용하여 각 안테나에 전력을 분배하므로 마이크로스트립 안테나와 스트립 분배 선로 사이에 적절한 트랜지션(transition) 구조를 적용해야 한다. 따라서, 안테나와 스트립 선로 사이에 적절한 트랜지션(Transition) 구조를 추가할 수 있다. 즉, 링 모양의 원형 평판 안테나의 소정 영역을 절개하여 트랜지션 구조를 형성할 수 있다. 이 구조는 선로의 형태가 변경되는 지점에 원형 평판 안테나보다 짧은 길이의 스터브를 구현하여 가상의 단락점을 형성함으로써 반사파를 억제하는 역할을 한다. 즉, 링 모양의 원형 평판 안테나의 소정 영역을 제거한 트랜지션 구조의 길이가 파장의 1/2 내지 1/5의 길이를 갖도록 트랜지션 구조를 형성한다. 즉, 파장의 1/2 내지 1/5의 길이, 즉 λ/2 내지 λ/5의 길이, 바람직하게는 λ/4의 길이로 원형 평판 안테나의 소정 영역을 절개하여 트랜지션 구조를 형성할 수 있다. 트랜지션 구조가 없는 경우 도 6(a)에 도시된 바와 같이 반사파가 발생될 수 있지만, 트랜지션 구조가 형성된 경우 도 6(b)에 도시된 바와 같이 반사파가 발생되지 않는다.

한편, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 상에 마이크로스트립 패치 안테나 및 원형 평판 안테나를 각각 형성하기 위한 제 1 및 제 2 도전 패턴(2210, 2220)은 금속 등의 도전 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 도전 패턴(2210, 2220)은 구리, 금 등을 이용할 수 있고, 바람직하게는 구리를 도금하여 형성할 수 있다.

또한, 도전 패턴(2210, 2220)은 절연층(2110, 2120)보다 얇은 두께로 형성된다. 즉, 절연층(2110, 2120)은 도전 패턴(2210, 2220)보다 10배 이상의 두께로 마련될 수 있다. 예를 들어, 절연층(2110, 2120)은 도전 패턴(2210, 2220)보다 10배 내지 20배 두껍게 마련될 수 있고, 바람직하게는 13배 내지 17배 두껍게 마련될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 14배 내지 15배의 두께로 마련될 수 있다. 절연층(2110, 2120)이 도전 패턴(2210, 2220)보다 20배를 초과하는 두께로 형성되면 안테나 기판(200)의 두께가 증가하여 질문기 안테나의 두께를 증가시킬 수 있고, 10배 미만의 두께로 형성되면 두 도전 패턴(2210, 2220) 사이의 간섭에 의해 신호의 주파수를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 도전 패턴(2210, 2220)은 0.010㎜ 내지 0.030㎜의 두께로 형성될 수 있고, 바람직하게는 0.015㎜ 내지 0.025㎜의 두께로 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.018㎜ 내지 0.020㎜의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 절연층(2110, 2120)은 0.2㎜ 내지 0.3㎜의 두께로 형성될 수 있고, 바람직하게는 0.23㎜ 내지 0.27㎜의 두께로 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.24㎜ 내지 0.26㎜의 두께로 형성될 수 있다.

2.3. 접합층

한편, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 사이에 도 7에 도시된 바와 같이 접합층(2300)이 더 마련될 수 있다. 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)을 접합, 즉 본딩시키기 위해 마련될 수 있다. 즉, 제 1 절연층(2110) 상에 소정 패턴의 제 1 도전 패턴(2210)에 의해 마이크로스트립 패치 안테나가 형성되고, 제 2 절연층(2120) 상에 소정 패턴의 제 2 도전 패턴(2220)에 의해 원형 평판 안테나가 형성된 후 제 1 절연층(2110)과 제 2 절연층(2120)을 접합층(2300)을 이용하여 접합할 수 있다. 제 1 도전 패턴(2210)이 형성된 제 1 절연층(2110) 상에 접합층(2300)이 마련되고 그 상부에 제 2 도전 패턴(2220)이 형성되지 않은 제 2 절연층(2120)의 타면이 접촉되도록 위치할 수 있다. 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)의 물성을 변화시키지 않으면서 접합 특성이 우수하고 경화 온도가 낮은 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 접합층(2300)에 의해 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)의 물성이 변화될 경우 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)의 유전율이 변화될 수 있으며, 경화 온도가 높을 경우 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 또는 도전 패턴(2210, 2220)에 결함을 발생시킬 수 있기 때문이다. 또한, 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)보다 얇은 두께로 마련될 수 있다. 즉, 접합층(2300)의 유전율이 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)과 다르기 때문에 접합층(2300)의 두께가 너무 두꺼우면 안테나 기판(200)의 유전율을 변화시킬 수 있기 때문이다. 이를 위해 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 각각의 두께보다 1/5 내지 1/20의 두께를 가질 수 있다. 즉, 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 각각의 두께보다 5배 내지 20배 얇게 마련될 수 있다. 예를 들어, 접합층(2300)은 0.01㎜∼0.05㎜, 바람직하게는 0.2㎜∼0.4㎜, 더욱 바람직하게는 0.3㎜∼0.35㎜의 두께로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명은 소정의 압력을 인가하고 소정의 온도에서 접합층(2300)을 이용하여 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)을 접합한다. 이러한 접합층(2300)을 이용한 접합 공정의 공정 레시피를 도 8에 도시하였다. 도 8의 레시피도에 따라 안테나 기판의 제조 방법, 즉 접합 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 사이에 접합층(2300)이 형성된 기판을 소정의 오븐 내에 투입한다. 접합층(2300)은 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)보다 얇은 두께를 가지고 필름 형태로 마련될 수 있다. 오븐은 내부에 기판을 안착하는 안착부가 마련되고 상부로부터 소정의 압력으로 기판을 가압하는 가압 수단이 마련될 수 있다. 또한, 오븐은 소정 온도로의 상승 및 하강이 가능하며, 온도 상승 및 하강은 소정 시간 동안 이루어질 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120) 사이에 접합층(2300)이 마련된 기판을 오븐 내에 투입하여 안착부 상에 안착시킨다. 이때, 기판이 안착된 안착부 내에 히터가 마련되어 기판을 가열할 수 있다. 물론, 오븐 내의 측벽에 히터가 마련될 수도 있고, 오븐 내부의 공간 내에 히터가 마련될 수도 있다.

그리고, 가압 수단을 이용하여 안착부 상에 안착된 기판을 가압한다. 가압 수단은 절연층(2110, 2120)의 면적보다 크거나 같은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 가압 수단의 면적이 절연층(2110, 2120)보다 작으면 압력 분포가 달라지고 그에 따라 접합 불균일이 발생될 수 있기 때문이다. 또한, 가압 수단은 0.5㎏∼2㎏의 압력으로 기판을 가압할 수 있다. 가압 수단을 이용한 압력은 절연층(2110, 2120)의 두께, 재질 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 가압 수단의 압력이 너무 약하면 잘 접합되지 않을 수 있고, 압력이 너무 세면 절연층(2110, 2120)에 크랙이 발생되거나 절연층(2110, 2120) 상에 형성된 도전 패턴이 파손되는 등의 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 가압 수단은 0.5㎏∼2㎏의 압력으로 기판을 가압할 수 있으며, 본 발명의 실시 예는 1㎏의 압력으로 기판을 가압한다.

가압 수단을 이용하여 기판을 가압한 상태에서 오븐 내의 온도를 공정 온도까지 상승시킨다. 공정 온도는 접합층(2300)의 재질, 두께 등에 따라 조절될 수 있는데, 예를 들어 100℃∼200℃일 수 있다. 또한, 공정 온도까지는 3분 내지 10분 동안에 상승시킬 수 있다. 너무 빠른 시간에 공정 온도까지 급격하게 상승시키면 절연층(2110, 2120)에 크랙이 발생되거나 접합층(2300)이 너무 빨리 용융되어 기판의 측면으로 흘러내리는 문제가 발생될 수 있다. 반면, 공정 온도까지의 너무 느리게 상승시키면 공정 시간이 증가할 수 있다. 본 발명의 실시 예는 상온(23℃)의 온도로부터 160℃의 온도로 5분 동안 상승시킨다.

공정 온도까지 상승시킨 후 소정의 시간 동안 기판을 가열한다. 기판의 가열 시간은 예를 들어 15분 내지 30분일 수 있다. 즉, 가열 시간은 승온 시간보다 길다. 그런데, 가열 시간이 너무 짧으면 접합층(2300)이 완전히 용융되지 못하여 절연층을 완전히 접합시키지 못할 수 있고, 가열 시간이 너무 길면 공정 시간이 증가하여 생산성을 저하시킬 수 있다. 본 발명의 실시 예는 160℃의 온도에서 20분 동안 가열하여 절연층을 접합한다.

소정의 공정 온도에서 소정 시간 가열한 후 오븐의 온도를 하강시켜 기판을 냉각시킨다. 기판을 냉각시키기 위해 오븐의 온도를 예를 들어 5분 내지 15분 동안 23℃로 저하시킨다. 즉, 냉각 시간은 승온 시간보다 길거나 같고, 가열 시간보다 짧을 수 있다. 기판을 너무 빨리 냉각시키면 절연층(2110, 2120)에 크랙이 발생될 수 있고, 기판을 너무 느리게 냉각시키면 공정 시간이 증가할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 가열은 10분 동안 실시한다.

오븐의 온도를 저하시켜 기판을 냉각시킨 후 제 1 및 제 2 절연층(2110, 2120)이 접합된 기판을 오븐으로부터 꺼낸다. 그리고, 이러한 기판을 지지판 상에 접합할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판 상에 형성된 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나가 적층된 안테나 구조, 즉 복사 소자는 원활한 전력 분배 및 원형 편파 특성 향상을 위해 2×2 배열을 하나의 셀로 묶어서 설계에 적용하였다. 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2×2 배열을 하나의 셀로 묶은 안테나 기판의 일부 사시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이 마이크로스트립 패치 안테나를 안테나 기판의 중간층에 구현하고, 최상층에 원형 평판 안테나를 구현하였으며, 이러한 구성을 갖는 복사 소자(즉 수직 방향으로 중첩되어 위치하는 각각 하나의 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나를 복사 소자로 명칭함)을 네개 묶어 하나의 셀로 구현하였다. 또한, 스트립 라인으로 전달되는 에너지를 마이크로스트립 라인으로 변환하기 위한 기법을 적용하여 스트립 라인과 마이크로스트립 라인 간의 에너지 전달을 최대화하였다. 따라서, 고이득 및 원활한 방사 특성을 갖는 안테나를 구현할 수 있다.

즉, 도 4 내지 도 7을 이용하여 설명한 제 1 절연층(2110) 상에 제 1 도전 패턴(2210)에 의해 마이크로스트립 패치 안테나를 형성하고 제 2 절연층(2120) 상에 제 2 도전 패턴(2220)에 의해 원형 평판 안테나를 형성하는데, 이러한 안테나 패턴을 평면 상에서 네개를 하나의 셀로서 구현할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 상측 방향의 두 안테나 패턴(즉 수직 방향으로 중첩되어 위치하는 각각 하나의 마이크로스트립 패치 안테나와 원형 평판 안테나를 안테나 패턴으로 명칭함)의 마이크로스트립 라인이 연결되어 제 1 포트로 연결되고, 하측 방향의 두 안테나 패턴의 마이크로스트립 라인이 연결되어 제 2 포트로 연결된다. 마이크로스트립 라인은 마이크로스트립 패치 안테나로부터 연장되어 형성되며 일 방향으로 인접한 두개의 마이크로스트립 라인이 동일 포트로 연결된다.

한편, 원형 편파 특성(Axial ratio)을 향상시키기 위해 2×2 배열은 순차적인 회전(sequential rotation) 방법을 적용하였다. 순차적인 회전(Sequential rotation)을 적용하기 위해 포트 1과 포트 2 사이에 180°의 위상차를 적용할 수 있다.

도 10 내지 도 12는 2×2 배열 셀의 S 파라미터, 방사 패턴 및 축비의 시뮬레이션 결과이다. 도 10의 S 파라미터 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이 2×2 배열 셀은 설계 목표 주파수 대역에서 S11은 최대 -24.4㏈, S22는 -24.0㏈, S21은 -26.4㏈로 우수한 성능을 보인다. 또한, 도 11의 이득 패턴 시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이 설계된 2×2 배열 셀은 75°정도의 넓은 주빔의 영역을 갖고, 14㏈ 정도의 우수원형편파(RHCP:Right Hand Circular Polarization) 이득을 보이며 20㏈ 정도의 cross-pol, 즉 좌수원형편파(LHCP:Left Hand Circular Polarization) 이득 차이를 보인다. 그리고, 도 12에 도시된 바와 같이 ±30°이하에서 3㏈ 이하의 축비를 보인다. 따라서, 2×2 배열 셀은 단위 셀로서 우수한 특성을 보인다.

2×2 배열 셀들을 수평 및 수직 배열 계수를 이용하여 배열하고, 계산한 전력 및 위상 분포로 급전되도록 전력 분배기를 설계하여 합 채널 및 차 채널 각각의 고이득 배열 안테나를 설계하였다.

합(∑) 신호 안테나부

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 합(∑) 신호 안테나부의 평면도이다. 2×2 배열 셀을 단위 셀로 하여 가로 방향 및 세로 방향으로 복수 배열하였다. 즉, 마이크로스트립 안테나와 원형 평판 안테나가 적층된 단일 복사 소자를 가로 및 세로로 각각 32개 및 8개를 배열하여 32×8로 배열하였다. 또한, 도파관 급전 공간을 위해 설계 목표 패턴에 영향을 주지 않는 공간의 안테나 패턴을 제거하고 급전을 위한 공간(도면 부호 A)을 마련하였다. 이때, 급전용 공간은 예를 들어 하나의 단위 셀을 제거하여 하나의 단위 셀 정도의 공간으로 마련하였다.

합(∑) 신호 안테나부는 수평 방향으로 고이득 및 우수한 부엽 억제를 갖도록 설계되어야 한다. 이를 위해 적절한 복사 소자의 배열 수, 배열 간격, 소자 간 입력 전력 분포(power distribution) 및 위상 분포(Phase distribution)를 갖도록 설계되어야 해야 한다. 배열 간격은 예를 들어 0.5λ 내지 1λ로 설정될 수 있다. 배열 간격이 1λ, 즉 파장에 근접할수록 지향성이 증가되지만 1λ를 초과하여 넓어질 경우 부엽이 주빔에 근접하게 되어 지향성이 감소된다. 따라서, 지향성과 부엽을 고려한 최적의 배열 간격을 계산하였으며 그 값은 6.48㎜(36.85㎓에서 약 0.8λ)이다. 즉, 1λ는 빛의 속도(3×10⁸)/사용 주파수(36.7㎓∼38㎓)이므로 36.85㎓에서 1λ는 약 8㎜이고, 0.8λ는 6.48㎜이다. 본 발명의 실시 예는 일 복사 소자의 일 방향 최외측으로부터 이와 인접한 타 복사 소자의 동일측 최외측까지의 거리가 5㎜ 내지 8㎜일 수 있다. 예를 들어, 일 복사 소자의 원형 평판 안테나의 오른쪽 최외측으로부터 오른쪽 방향으로 인접한 타 복사 소자의 원형 평판 안테나의 오른쪽 최외측까지의 거리가 5㎜ 내지 8㎜, 예를 들어 6.48㎜일 수 있다. 다시 말하면, 일 복사 소자 및 타 복사 소자의 간격과 일 복사 소자의 폭의 합이 5㎜ 내지 8㎜일 수 있다. 또한, 일 복사 소자와 인접한 타 복사 소자와의 간격, 즉 일 복사 소자의 타측 가장자리와 이와 인접한 타 복사 소자의 일측 가장자리 사이의 간격은 1㎜ 내지 5㎜일 수 있다. 예를 들어 36.85㎓에서 2.76㎜일 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 합 신호 안테나부의 수평 전력 분포를 도시한 그래프이고, 도 15는 배열 계수 패턴의 그래프이다. 즉, 도 14는 수평 방향으로 배열된 32개 소자의 전력 분포를 도시한 그래프이고, 도 15는 합 신호 안테나로부터 방사되는 신호의 그래프이다.

시뮬레이션 및 배열 합성 계산 결과, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 6.48㎜의 배열 간격을 설정했을 때 2.6°의 반전력빔폭을 얻기 위해 소자 배열 수는 32개이며, 32개 각각을 도 14에 도시된 바와 같이 소자 별 입력 전력 분포로 전력을 분배해야 함을 알 수 있다.

본 발명에서는 도 14에 도시된 바와 같이 인접 소자간의 전력 분포 차이를 완만하게 결정하여 합(∑) 채널의 ±38°에서 발생하는 그레이팅 로브를 억제함으로써 합(∑) 채널과 차(△) 채널 패턴 차의 성능을 만족시켰다. 즉, 14번째 소자까지 전력을 증가시키고, 14번째 소자부터 18번째 소자까지 일정하게 전력을 유지한 후 18번째 소자부터 32번째 소자까지 전력이 줄어들도록 전력 분포를 설정할 수 있다. 따라서, 32개 소자 중에서 가운데에 위치하는 16번째 소자를 기준으로 양측으로 두개의 소자, 즉 13번째 소자 내지 18번째 소자가 최대 신호를 출력하고, 그로부터 멀어질수록 감소하도록 신호를 출력할 수 있다. 또한, 배열 계수 설계에 있어서, 도 14에 도시된 바와 같이 빔 폭과 부엽 레벨에 설계 제한선을 두고 설계 제한선을 만족하는 배열 계수가 나오도록 수평 배열 소자간의 전력 분포를 계산한다. 이때, 주엽의 빔폭 제한선은 2.7°로 하고, 부엽 레벨의 제한선은 -35㏈로 할 수 있다.

도 16은 합 채널 안테나의 수직 배열 소자간 전력 분포를 도시한 그래프이고, 도 17은 수직 배열 계수 패턴을 도시한 그래프이다.

수직 패턴의 경우, 반전력빔폭과 부엽 레벨의 설계 요구치가 수평 패턴에 비해 엄격하지 않다. 수직 패턴에서도 수평 패턴 도출 시 적용한 배열 간격(6.48㎜)를 적용하면 8.4°의 반전력빔폭을 얻기 위해 8개의 소자 배열 수가 필요하며 8개의 소자 각각에는 도 16의 전력 분포를 갖도록 해야 한다. 즉, 상부로부터 1번째 및 2번째 소자와, 7번째 및 8번째 소자에 동일한 전력을 인가하고, 3번째 내지 6번째 소자에 이보다 높고 이들끼리 동일한 전력을 인가한다. 따라서, 3번째 내지 6번째 소자로부터 최대 신호가 출력되고, 그 이외의 소자에서 그보다 낮은 신호가 출력될 수 있다. 이때 얻을 수 있는 배열 계수 패턴은 도 17과 같다. 즉, 빔폭 제한선이 8.4°이고 부엽 레벨 제한선이 -18㏈ 정도인 배열 계수 패턴을 얻을 수 있다.

결국, 합 신호 안테나부는 중앙부의 소정 범위에서 신호가 최대로 출력되고 그로부터 멀어질수록 낮은 신호가 출력되도록 하기 위해 중앙부의 소정 범위에 최대 전력을 인가하고 그로부터 멀어질수록 낮아지는 전력을 인가할 수 있다.

차(△) 신호 안테나부

도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차(△) 신호 안테나부의 평면도이다. 2×2 배열 셀을 단위 셀로 하여 가로 방향 및 세로 방향으로 복수 배열하였다. 즉, 마이크로스트립 안테나와 원형 평판 안테나가 적층된 단일 복사 소자를 가로 및 세로로 각각 8개 및 8개를 배열하여 8×8로 배열하였다. 또한, 도파관 급전 공간을 위해 설계 목표 패턴에 영향을 주지 않는 공간의 안테나 패턴을 제거하고 급전을 위한 공간(도면 부호 B)을 마련하였다. 이때, 급전용 공간은 예를 들어 하나의 단위 셀을 제거하여 하나의 단위 셀 정도의 공간으로 마련하였다.

질문기 안테나는 수직 패턴에서의 차(△) 신호 안테나가 없으므로, 차(△) 신호 안체나의 수직 패턴은 합(∑) 신호 안테나의 수직 패턴과 동일하게 이용하여도 무방하다. 따라서, 수평 패턴에서만 배열 합성 설계를 행하고 수직 패턴의 모든 설계치는 합(∑) 신호 안테나부의 설계치를 따라 적용할 수 있다.

차(△) 신호 안테나부는 기준 방향(bore sight)에서 거의 방사하지 않고 기준 방향 이외에서 거의 모든 방사가 이뤄지는 방사 특성이 가장 이상적이다. 이를 구현하기 위해서는 배열 소자 간에 적절한 전력 분포와 위상 분포를 구현하여야 한다. 도 19 내지 도 21은 차(△) 신호 안테나부의 구현하기 위해 적용해야 할 복사 소자별 전력 분포, 위상 분포 및 지향성 패턴을 도시하였다.

차(△) 신호 패턴을 얻기 위해 배열의 중심을 기준으로, 좌우 소자는 180°의 위상 차를 갖도록 위상 분포를 설계해야 한다. 본 발명에서는 도 19에 도시된 바와 같이 좌우의 전력 분배기 패턴을 서로 대칭적으로 설계하여 도 20에 도시된 바와 같이 중심 소자에서 180°의 위상 차이 발생시키지 않고 차(△) 채널 형성을 위한 위상 분포를 구현할 수 있다. 즉, 도 19에 도시된 바와 같이 중심의 네 소자, 즉 3번째 내지 6번째 소자에 높은 전력을 공급하고 주변의 네 소자, 즉 1번째, 2번째, 7번째 및 8번째 소자에 낮은 전력을 공급할 있다. 따라서, 도 20에 도시된 바와 같이 중심 소자에서 180°의 위상 차이 발생시키지 않으면서 도 21에 도시된 바와 같이 0°, 즉 중심에서 최소의 수평 배열 계수를 얻을 수 있다. 즉, 중심의 네 소자, 즉 3번째 내지 6번째 소자에서 높은 신호가 출력되고 주변의 네 소자, 즉 1번째, 2번째, 7번째 및 8번째 소자에서 그보다 낮은 신호가 출력되도록 할 수 있다.

도 22는 합 신호 안테나부의 복사 소자간 전력 분포를 나타낸 개략도이고, 도 23은 차 신호 안테나부의 복사 소자간 전력 및 위상 분포를 나타낸 개략도이다.

도 22에 도시된 바와 같이 합 신호 안테나부의 경우 위상 분포는 동일하게 설정하고 전력 분포를 다르게 설정하였다. 즉, 합 신호 안테나부는 32개가 배열된 일 방향으로는 일측 최외측으로부터 중앙으로 갈수록 높은 전력을 인가하다 중앙의 소정 갯수로부터 타측 최외측으로 갈수록 낮은 전력을 인가한다. 이때, 일측 최외측과 타측 최외측을 동일 전력이 인가되며, 중앙부로부터 일측 및 타측의 동일 위치에 위치하는 소자에 동일 전력이 인가될 수 있다. 또한, 수직 방향으로 일측 최외측으로부터 소정 갯수와 타측 최외측으로부터 소정 갯수에 낮은 전력이 인가되고 중앙부의 소정 갯수에는 높은 전력이 인가된다. 따라서, 일 방향 및 이와 직교하는 타 방향으로 복수의 복사 소자가 배열된 합 신호 안테나부는 중앙부로부터 일 방향 및 타 방향으로 갈수록 낮은 전력이 인가된다.

도 23에 도시된 바와 같이 차 신호 안테나부의 방위각(Azimuth) 방향으로 위상 분포를 다르게 설정하였다. 즉, 차 신호 안테나부는 일 방향, 즉 가로 방향으로 중앙부의 소정 갯수에 높은 전력을 인가하고 일측 및 타측의 가장자리의 소정 갯수에 낮은 전력을 인가한다. 또한, 일측 및 타측 최외측의 소자에는 높은 위상을 갖도록 하고, 이로부터 중앙으로 갈수록 낮아지다 높아지는 위상을 가질 수 있다. 그리고, 또한, 수직 방향으로 일측 최외측으로부터 소정 갯수와 타측 최외측으로부터 소정 갯수에 낮은 전력이 인가되고 중앙부의 소정 갯수에는 높은 전력이 인가된다.

도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 평면도이다. 즉, 합 신호 안테나부와 차 신호 안테나부를 하나의 기판 상에 구현한 안테나 기판의 평면도이다. 이러한 안테나 기판은 예를 들어 32×8로 배열된 합 신호 안테나부의 일측에 8×8로 배열된 차 신호 안테나부를 배치한다. 따라서, 합 신호 안테나부의 폭과 차 신호 안테나부의 길이 및 폭이 동일하고, 합 신호 안테나부의 길이가 이들보다 긴 대략 T자형으로 안테나 기판이 구현된다. 여기서, 합 신호 안테나부는 복사 소자가 형성되지 않은 영역(도면 부호 A)에 마련된 급전부로부터 전체 복사 소자가 전원을 공급받도록 설계된다. 그러나, 차 신호 안테나부는 급전부(도면부호 B)에서 양쪽으로 신호가 인출되어 두개의 안테나처럼 동작하며, 이로 인해 위상차를 발생시켜 차 패턴을 발생시킨다. 즉, 합 신호 안테나부와 차 신호 안테나부는 급전부에 의해 전원을 공급받는 설계 차이에 의해 구분될 수 있다.

도 25는 종래의 질문기 안테나의 합 신호와 차 신호의 RHCP 이득 패턴이고, 도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 질문기 안테나의 합 신호과 차 신호의 RHCP 이득 패턴이다.

합 신호는 주엽 및 부엽을 발생시키고, 차 신호는 부엽을 억제하도록 방사된다. 즉, 0°부근의 하나의 피크가 주엽이고, 주엽 이외의 영역에 주엽보다 낮은 세기, 예를 들어 -20㏈ 이하의 신호가 부엽이다. 또한, 차 신호는 주엽을 사이에 두고 두개의 피크가 주엽보다 낮고, 두 피크 외측에 일부 영역에서 부엽보다 높은 세기로 발생된다. 그러나, 도 25에 도시된 바와 같이, 종래의 질문기 안테나는 합 신호의 부엽이 차 신호보다 센 영역, 즉 신호 세기 역전이 발생한다. 이렇게 신호 세기 역전이 발생되면 밀집 운용을 하는 장갑차의 경우 역전 구간(부엽)에 위치한 아군은 질문 신호에 대해 응답을 수행하여 피아식별 결과에 혼란을 야기한다. 즉, 포신의 방향이 아닌 특정 방향에서 의도치 않은 피아 식별이 발생하여 표적에 대한 피아 식별이 제대로 이루어지지 않는 문제가 발생된다.

그러나, 도 26에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 질문기 안테나는 합 신호가 주엽 및 부엽을 방사되고, 차 신호는 부엽을 완전히 억제하도록 방사된다. 이때, 차 신호는 합 신호의 주엽보다 10㏈ 이상 낮은 세기로 방사되며, 합 신호의 부엽보다 5㏈ 내지 25㏈ 높게 방사된다. 즉, 차 신호가 합 신호의 주엽보다 높으면 질문 신호가 목표물에 전달되지 않을 수 있고, 합 신호의 주엽이 차 신호보다 셀수록 목표물이 질문 신호를 잘 수신할 수 있다. 또한, 차 신호가 부엽보다 셀수록 부엽을 완전히 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 안테나 기판은 차 신호는 합 신호의 주엽보다 10㏈ 이상 낮은 세기로 방사되며, 합 신호의 부엽보다 5㏈ 내지 25㏈ 높게 방사된다. 또한, 합 신호의 주엽은 부엽보다 적어도 20㏈ 이상, 예를 들어 20㏈ 내지 50㏈ 정도 세게 방사된다. 즉, 주엽이 부엽보다 셀수록 주엽 부근의 부엽이 약하게 방사되고, 그에 따라 차 신호에 의해 부엽의 억제가 용이할 수 있다. 도 26에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 안테나 기판에 의해 부엽과 차 신호의 신호 세기 역전이 발생되지 않는다. 신호 세기 역전이 발생하지 않으므로 예를 들어 밀집 운용을 하는 장갑차의 경우 역전 구간(부엽)에 위치한 아군이 질문 신호에 대해 응답하지 않아 피아식별 결과에 혼란을 야기하지 않는다. 즉, 포신의 방향이 아닌 특정 방향에서 피아 식별이 발생하지 않으므로 표적에 대한 피아 식별이 제대로 이루어지게 된다.

한편, 본 발명의 안테나 기판은 목표 대역 내에서의 합 신호 이득은 22.96㏈ 내지 23.11㏈로 나타났고, 반전력빔폭은 2.76 °내지 2.78°로 나타났다. 또한, 부엽준위레벨은 26.46㏈ 내지 28.81㏈로 나타났다. 차 신호의 경우 0°에서 최소의 방사를 하며 합 신호와 차 신호 모두 bore sight는 0°에 가깝게 나타났다. 널뎁스(Null depth), 즉 합 신호의 최대(maximum ∑)와 차 신호의 최소(minimum △)의 차는 주파수에 따라 35.51㏈ 내지 41.96㏈로 나타났다. 전후방비(Front Back Ratio)의 경우, 급전 방식이 도파관이고 PCB의 뒷면에 2.7㎜ 두께의 알루미늄 판, 즉 지지판을 마련하기 때문에 후방으로의 방사는 거의 없다.

도 27은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 S-파라미터 결과이다. 포트 1이 합 신호 안테나부이고 포트 2가 차 신호 안테나부이다. 목표 대역 내에서 합 신호의 S-파라미터는 최대 -21.78㏈이고 차 신호의 S-파라미터는 최대 -23.42㏈로 나타났다. 또한, 두 포트간 격리도는 최대 -44.72㏈로 나타났다.

도 28은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 합 신호 수직 RHCP 이득 패턴이다. 목표 대역 내에서의 반전력빔폭은 8.22°내지 8.25°로 나타났다. - 각도와 + 각도에서 최소부엽준위는 각각 18.01㏈와 17.11㏈로 나타났다.

도 29는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 합 신호의 수평 및 수직 각에서의 축비를 나타낸다. 수평, 수직 두 경우 모두, 각각의 목표 빔폭 이상의 각도에서 3㏈ 이하의 축비를 나타내어 설계목표에 적합한 원형 편파 특성을 확인하였다.

도 30은 수평 평면에서 합 신호와 차 신호의 레벨 차이(∑-△)를 나타낸다. 목표 대역에걸쳐, -90°~ +90°의 각도에서 -9㏈ 이하, -90°∼-120°및 90°∼120°의 각도에서 -7㏈ 이하의 레벨 차이를 보였다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 기판의 전체 특성을 [표 1]에 나타내었다.

항목	특성
동작 주파수(㎓)	36.0∼37.0
편파	RHCP
안테나 이득(dBic)	22.96∼23.11
정재파비(합 채널)	-21.78 이하
정재파비(차 채널)	-23.42 이하
수평 반전력빔폭	2.76°∼2.78°
수직 반전력빔폭	8.22°∼8.25°
전후방비(㏈)	-25 이하
임피던스(Ω)	50
Null depth(㏈)	35.51∼41.96
boresight 정확도	0°
수평 부엽 준위 레벨 (전체 각도)	26.46∼28.81
수직 부엽 준위 레벨	≤-18.05(지면 방향) ≥-17.11(상측 방향)
포트 간 격리도	-44.72
합 차 신호 레벨 차	차 채널 > 합 채널 (주빔을 제외) -90°~+90°: 9dB 이하 -90°~-120°, 90°~120°: 7dB 이하 -120°~+120° 이외 영역 : TBC
포트 타입	waveguide type

본 발명의 실시 예에 따른 질문기 안테나는 2.8㎜ 두께의 지지판, 0.6㎜ 두께의 안테나 기판, 3㎜ 두께의 격벽, 2.9㎜ 두께의 레이돔 및 3㎜ 두께의 누름판을 하우징 내에 실장하여 제작하였다. 또한, 안테나 기판의 합 신호 안테나부 및 차 신호 안테나부 각각의 급전부에 캡을 장착하였다. 이러한 두께를 부품을 결합하여 복수의 질문기 안테나를 제작하였다. [표 2]는 10개의 질문기 안테나의 복수의 영역에서 두께를 측정한 결과로서, 2.8㎜ 두께의 지지판과 0.6㎜ 두께의 안테나 기판을 결합한 후 도 31에 도시된 바와 같이 가로 방향으로 세 영역과 세로 방향으로 세 영역, 총 9개 영역의 두께를 측정한 결과이다. 즉, 가장자리 8개 영역과 중앙 1개 영역의 두께를 측정한 결과이다. 표 2에 나타낸 바와 같이 3.4㎜를 기준으로 ±4㎜의 편차를 보여 거의 균일한 두께로 질문기 안테나가 제작될 수 있음을 알 수 있다.

	측정 영역 두께(㎜)
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
#1	3.40	3.40	3.39	3.40	3.40	3.40	3.37	3.41	3.36
#2	3.39	3.38	3.38	3.38	3.38	3.38	3.35	3.39	3.35
#3	3.40	3.40	3.39	3.40	3.41	3.40	3.37	3.42	3.38
#4	3.40	3.41	3.41	3.40	3.41	3.41	3.37	3.41	3.38
#5	3.41	3.39	3.39	3.40	3.39	3.39	3.36	3.40	3.35
#6	3.39	3.38	3.38	3.38	3.38	3.37	3.34	3.38	3.34
#7	3.42	3.39	3.39	3.39	3.40	3.39	3.36	3.40	3.36
#8	3.39	3.39	3.39	3.39	3.39	3.39	3.36	3.39	3.36
#9	3.37	3.37	3.36	3.37	3.37	3.37	3.35	3.38	3.38
#10	3.39	3.39	3.40	3.40	3.40	3.40	3.35	3.40	3.35

또한, 표 3은 질문기 안테나를 구성하는 각 부품의 무게를 측정한 결과이다. 즉, 안테나 기판과 지지판이 결합된 안테나와, 레이돔, 누름판, 격벽, 두개의 캡 각각의 무게를 측정하였다.

	무게(g)
	안테나	레이돔	누름판	격벽	캡 1	캡 2
#1	247.83	133.60	227.82	27.17	0.45	0.46
#2	247.45	131.87	221.39	27.14	0.46	0.47
#3	248.87	131.77	225.50	27.08	0.47	0.48
#4	248.48	132.25	225.98	27.17	0.47	0.46
#5	247.07	131.61	226.13	27.22	0.47	0.46
#6	247.02	131.85	227.93	27.24	0.46	0.47
#7	248.08	131.63	225.01	27.11	0.46	0.47
#8	247.25	131.45	226.76	25.09	0.47	0.48
#9	245.92	133.53	255.48	27.21	0.48	0.46
#10	247.85	132.06	228.27	27.20	0.47	0.47

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 지지판 200 : 안테나 기판
300 : 캡 400 : 격벽
500 : 레이돔 600 : 누름판
700 : 하우징 800 : 체결 부재

Claims (11)

1. 주엽 및 부엽을 포함하여 합 신호를 방사하는 합 신호 안테나부와, 차 신호를 방사하는 차 신호 안테나부를 포함하는 안테나 기판;
   상기 안테나 기판의 하면에 접촉되어 상기 안테나 기판을 지지하는 지지판;
   상기 안테나 기판 상의 일부 영역에 마련된 적어도 하나의 캡;
   상기 안테나 기판의 상측에 마련되는 레이돔;
   상기 안테나 기판과 레이돔 사이에 마련된 격벽; 및
   상기 레이돔의 일부 영역 상에 마련된 누름판을 포함하며,
   상기 안테나 기판의 상기 합 신호 안테나부 및 상기 차 신호 안테나부에 각각 형성된 제 1 급전용 개구; 및
   상기 지지판의 상기 안테나 기판의 상기 제 1 급전용 개구에 대응되는 영역에 형성된 제 2 급전용 개구를 더 포함하고,
   상기 캡은 상기 제 1 급전용 개구 상에 각각 마련되며,
   상기 제 1 및 제 2 급전용 개구에 도파관이 삽입 삽입되어 상기 도파관이 상기 캡과 연결되는 피아식별기의 질문기 안테나.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 차 신호는 상기 합 신호의 주엽보다 낮고 부엽보다 높은 세기로 방사되는 피아식별기의 질문기 안테나.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 차 신호는 상기 합 신호의 주엽보다 적어도 10㏈ 낮고 상기 합 신호의 부엽보다 적어도 5㏈ 높은 세기로 방사되는 피아식별기의 질문기 안테나.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 격벽은 틀 형상으로 마련되어 상기 안테나 기판 상에 마련되는 피아식별기의 질문기 안테나.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 지지판, 안테나 기판 및 격벽은 동일한 크기를 갖는 피아식별기의 질문기 안테나.
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 누름판은 틀 형상으로 마련되어 상기 레이돔의 가장자리에 마련되는 피아식별기의 질문기 안테나.
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 레이돔 및 누름판은 동일한 크기를 갖는 피아식별기의 질문기 안테나.
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 레이돔 및 누름판은 상기 지지판, 안테나 기판 및 격벽보다 크거나 같은 피아식별기의 질문기 안테나
   
10. 청구항 9에 있어서, 상기 지지판, 안테나 기판, 레이돔, 격벽 및 누름판 중 적어도 일부를 수용하는 하우징을 더 포함하는 피아식별기의 질문기 안테나.
    
11. 청구항 10에 있어서, 복수 영역의 두께 편차가 ±4㎜ 이하인 피아식별기의 질문기 안테나.
    
    

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