KR20170086551A - 레이더 안테나, 안테나의 방사 특성에 영향을 미치는 적절한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이다 안테나의 방사 특성에 영향을 주는 기생 소자를 포함하는 레이더 안테나로서, 레이다 안테나의 방사 특성은 레이다 안테나에 대한 기생 소자의 공간 위치, 및 레이더 안테나 및 기생 소자로부터 방사된 에너지의 위상 각(φ1, φ2, φ3)에 의존하며, 레이다 안테나는 마이크로스트립 기술을 사용하여 설계된다.

Description

레이더 안테나, 안테나의 방사 특성에 영향을 미치는 적절한 방법{RADAR ANTENNA AND SUITABLE METHOD FOR INFLUENCING THE RADIATION CHARACTERISTICS OF A RADAR ANTENNA}

본 발명은 레이더 안테나와, 레이더 안테나의 방사 특성에 영향을 미치는 적절한 방법에 관한 것이다.

레이다 안테나의 방사 특성은 기본적으로 구형이며, 분리된 지향성 소자들(directing elements)이 방사 특성에 영향을 주지 않아야 한다는 것이 일반적으로 알려져 있다. 그러나, 방사 특성은, 안내 소자들(guiding elements)이 사용될 때에도, 주로 구형이며, 그것의 조도(illumination)는 아마도 주변 영역에서 불충분하다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 단점을 회피하는 레이더 안테나 및 이와 관련된 적절한 방법을 추가로 개발하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 레이더 안테나의 방사 특성을 향상시키거나 그것에 영향을 미치는 것이다.

이러한 목적들은 청구항 1 및 15의 특징들에 의해 달성된다.

만일, 본 출원에 따라, 안테나의 방사 특성이 상기 안테나에 대한 기생 소자들의 공간 위치에 의존하고 또한 상기 안테나 및 기생 소자로부터 방사된 에너지의 위상 위치에 의존한다면, 기생 소자들에 의해, 특히 접근하기 어려운 주변 영역에서 신호 효과를 발생시키는 개선된 방사 특성이 얻어질 수 있다.

마이크로스트립 기술의 레이더 안테나를 사용할 때, 바람직하게는 최소화된 형태로 본 출원에 따른 장치를 개발하고 구성하는 것이 가능하다. 따라서 마이크로스트립 기술에 의하면, 물리적 요인을 고려하여, 기생 소자들의 영향을 받을 수 있는 방사 특성을 레이더 안테나에서 이용할 수 있도록 하는 것이 가능하다.

본 발명의 추가의 유리한 구성들은 청구범위의 종속항들의 주제이다.

기생 소자들의 배열에 의해, 레이더 안테나의 방사 특성의 확대(broadening) 및 집중(focussing)이 주로 방위각 방향으로 일어날 수도 있다. 개선된 방사 특성은 마이크로스트립 라인 기술을 주로 사용하는 하나 또는 다수의 안테나 라인에서도 역시 유리하게 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 마이크로스트립 라인 기술을 사용하는 하나 또는 다수의 안테나 라인을 포함하는 기생 소자를 구성하는 것이 유리한 것으로 입증되었다.

또한, 기생 소자가 서로의 상호결합(mutual coupling)에 의해 및/또는 상기 안테나와의 상호결합에 의해 영향을 받도록 안테나의 방사 특성을 변화시키면 유리하다는 것이 입증되었다. 이러한 방식으로 원하는 방사 특성은 쉽게 얻어질 수 있으며 응용 프로파일에 따라 정렬될 수 있다. 만일 기생 소자들이 영향을 받을 레이더 안테나의 길이방향 축선에 평행하게 배열되면 보다 최적의 방사 특성이 있게 될 것이다.

만일 기생소자들이 안테나의 기점에 규정된 종단점을 갖는 경우, 레이더 안테나의 방사 특성의 바람직한 영향이 가능하게 되고 구현된다.

만일 레이더 안테나 및/또는 기생 소자들이 레이돔(radome)으로 덮인 경우, 레이돔의 기하학적 형태를 사용함으로써, 레이다 안테나의 방사 특성이 영향을 받을 수 있으며, 특히, 청구항 6에 기재된 것과 같은 결합이 추가로 얻어질 수 있다. 따라서, 기생 소자 이외의 레이다 안테나의 방사 특성 역시 레이돔에 의해 영향을 받거나 주변 구역 또는 주변 지역들이 상황에 따라 도달된다.

레이더 안테나가 1 MHz와 200 GHz 사이의 주파수 범위, 바람직하게는 20 GHz와 100 GHz 사이의 주파수 범위에서 기생 요소와 함께 사용되는 것이 유리하다는 것이 입증되었다. 이 주파수 범위는 특히 마이크로스트립 라인과의 상호 작용에서 효과적으로 구현된다. 특별히 강조해야 하는 기생 요소를 구비한 안테나의 사용은 70 GHz와 80 GHz 사이의 주파수 범위에서 이다. 송신기, 수신기 또는 복합 송수신기 레이더 안테나를 포함하는 안테나가 사용된다면 유리하다고 입증되었다. 본 출원에 따른 레이더 시스템에 의하면, 방사 특성에 영향을 미치고 정렬하는 것은 물체의 위치 또는 속도를 결정하기 위해 사용될 때 유리한 응용 영역이라고 알려져 있다.

본 발명의 다른 유리한 구성은 다른 종속 청구항들의 내용이다.

본 발명의 유리한 구성이 다음의 도면을 참조하여 제시된다 :
도 1은 마이크로스트립 라인 기술을 사용하는 본 발명에 따른 레이더 안테나 시스템을 도시한다.
도 2는 마이크로스트립 라인 기술을 사용하는 다수의 안테나 라인을 갖는 본 발명에 따른 레이더 안테나 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 레이더 안테나 시스템의 방사 특성을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 레이더 안테나 시스템 내의 에너지 분포를 도시한다.

도 1에서, 도면부호 '1'은, 바람직하게는 병렬된 배치된 기생 소자(2)를 갖고 마이크로스트립 기술을 사용하여 영향을 받는 안테나 라인을 도시하며, 기생 소자(2) 역시 마이크로스트립 기술을 사용하는 안테나 라인으로 도시되어 있다.

또 다른 유리한 구성은 도 2에 따라 마이크로스트립 라인 기술을 사용하여 영향을 받고 또한 기생 소자(2)에 의해 영향을 받는 다수의 안테나 라인을 사용하여 구성되며, 기생 소자(2)는 마이크로스트립 기술을 사용하는 안테나 라인들로서 병렬로 이중으로 배열되어 있다. 이 시점에서 강조할 것은, 병렬로 배열된 기생 소자의 개수에 따라 본 출원에 따른 레이더 안테나 시스템을 위해 상응하여 방사 특성이 영향을 받을 수 있다는 것이다.

도 3에는 도 1의 본 출원에 따른 레이더 안테나 시스템이 도시되어 있으며, 영향을 받은 레이더 안테나(1)의 방사 특성이 특히 주변 영역에서 조도를 얼마나 개선시킬 수 있는지를 예시한다. 도 3에는 방위각(Θ)에 대응하는 방사 특성이 또한 도시되며, 이는 대응하는 안테나 이득(3)을 갖는 확장된 방사 특성을 반영한다.

도 4에는 도 1의 도시에 따른 송신 안테나와 2개의 기생 소자 사이의 상호결합에 의한 방사 특성의 영향에 대한 정성적 설명이 도시되어 있다. 신호원(0)의 에너지는 송신 안테나로서 역할을 하는 레이더 안테나로 전파된다. 그 에너지는 그 다음 송신 안테나로부터 공간으로 방사된다. 그 에너지 중 일부는 기생 소자에 충돌한다. 그 에너지 중 일부는 기생 소자에 의해 반사되어 공간으로 방사된다. 방사된 에너지는 위상 위치(φ1)를 갖는다. 기생 소자는 '13'에 따라 송신 안테나로부터 기생 안테나로 방사되는 에너지를 수신한다. '14'는, 에너지가 기생 소자(2)에 의해 반사되어 레이더 안테나로부터 공간으로 방사되는 과정이다. 이 에너지는 위상 위치(φ2)를 갖는다. '15'는 기생 소자에 의해 수신되는 에너지를 나타낸다. 기생 소자(2)에 의해 송신 안테나(1)로 반사되는 에너지는 '16'으로 표시되어 있다. 따라서, 송신 안테나(1)의 방사 특성은 방사되는 기생 소자의 에너지에 의해 영향을 받는다. 기생 소자들(2)의 방사된 에너지와 송신 안테나(1)의 방사된 에너지의 중첩(overlaying)이 일어난다. 방사 특성이 확장되거나 집중되는지 여부는 각각의 송신 안테나 및 기생 안테나의 공간적 위치 그리고 대응하는 위상 위치(φ1, φ2) 등에 의존한다.

이런 식으로, 특히 요구에 따라 방사 특성을 넓힐 수 있고 그리고 특히 마이크로스트립 라인 기술을 사용할 때 유리하게 사용될 수 있는 레이더 안테나 시스템이 제공된다.

Claims (15)

1. 레이더 안테나(1)의 방사 특성에 영향을 주는 기생 소자(2)를 갖는 레이더 안테나(1)로서,
   상기 레이더 안테나(1)의 방사 특성은 레이더 안테나(1)에 대한 기생 소자(2)의 공간 위치 및 기생 소자(2)와 레이더 안테나(1)에서 방출된 에너지의 위상 위치(φ1, φ2, φ3)에 의존하고,
   상기 레이더 안테나(1)는 마이크로스트립 기술을 사용하여 설계된, 레이더 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 레이더 안테나(1)에 대한 기생 소자(2)의 배열은 방위각 방향으로 상기 레이더 안테나(1)의 방사 특성을 확대시키는, 레이더 안테나.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 레이더 안테나(1)에 대한 기생 소자(2)의 배열은 방위각 방향으로 레이더 안테나(1)의 방사 특성을 집중(focussing)시키는, 레이더 안테나.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   영향을 받는 방사 특성을 갖는 레이더 안테나(1)는 마이크로스트립 라인 기술을 사용하여 설계된 하나 이상의 안테나 라인으로 이루어지는, 레이더 안테나.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기생 소자(2)는 마이크로스트립 라인 기술을 사용하여 설계된 하나 이상의 안테나 라인으로 이루어지는, 레이더 안테나.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기생 소자들(2)은 서로간의 상호결합(mutual coupling) 방식 및 영향을 받는 레이더 안테나(1)와의 결합 방식 중 적어도 하나에 의해 제 2 항 또는 제 3 항에 따른 레이더 안테나의 방사 특성을 변화시키는, 레이더 안테나.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기생 소자(2)는 영향을 받는 레이더 안테나(1)의 길이방향 축선에 평행한 일측 또는 양측에 배치되는, 레이더 안테나.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   안테나 또는 안테나 라인의 형태를 갖는 기생 소자(2)는 규정된 종단점, 바람직하게는 개방 선단부, 단락 선단부(17), 전력 조정 또는 흡수기를 갖는 종단점을 상기 안테나의 기점에 갖는, 레이더 안테나.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 레이더 안테나(1) 및 상기 기생 소자(2)는 레이돔으로 덮이는, 레이더 안테나.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기생 소자(2)를 구비한 레이더 안테나(1)의 사용은 1 MHz와 200 GHz 사이의 주파수 범위에서, 바람직하게는 20 GHz와 100 GHz 사이의 주파수 범위에서 이루어지는, 레이더 안테나.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기생 소자(2)를 구비한 레이더 안테나(1)의 사용은 바람직하게는 70 GHz와 80 GHz 사이의 주파수 범위에서 이루어지는, 레이더 안테나.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이더 안테나(1)는 송신기, 수신기, 또는 복합 송수신기로서 사용될 수 있는, 레이더 안테나.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이더 안테나(1)는 물체의 위치 및 속도 중 적어도 하나를 결정하는 레이더 시스템 내에서 사용될 수 있는, 레이더 안테나.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 의한 레이더 안테나(1)의 방사 특성에 영향을 주는 기생 소자(2)를 갖는 레이더 안테나(1)를 포함하는, 레이더 시스템.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 의한 레이더 시스템 또는 레이더 안테나(1)를 사용하여 기생 소자(1)에 의해 레이더 안테나(1)의 방사 특성에 영향을 주는 방법에 있어서,
    (a) 신호원(0)으로부터 송신 안테나(1)로 에너지를 전파하는 단계;
    (b) 상기 송신 안테나(1)로부터의 에너지를 공간 내로 방사하는 단계(12)로서, 이 방사된 에너지는 위상 위치(φ1)를 가지며;
    (c) 상기 송신 안테나(1)로부터의 에너지 중 일부가 상기 기생 소자(2)에 충돌하는 단계;
    (d) 상기 기생 소자(2)의 에너지의 일부를 반사하여(14) 상기 에너지의 일부를 상기 공간 내로 방사하는(14) 단계로서, 이 방사된 에너지는 위상 위치(φ2)를 가지며;
    (e) 상기 기생 소자(2)상의 에너지의 일부를 수신하는 단계(15); 및
    (f) 상기 기생 소자(2)로부터의 에너지의 일부를 상기 송신 안테나(1)로 다시 반사시키는(16) 단계;
    를 포함하고,
    상기 송신 안테나(1)의 방사 특성은 기생 소자(2)의 방사된 에너지(14)에 의해 영향을 받고,
    상기 송신 안테나의 방사된 에너지(12)는 상기 기생 소자(2)의 방사된 에너지(14)와 중첩되는, 방법.

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