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문제 정의
- 본 논문에서는 레이더용 변형 사각 루프 배열 안테 나를 설계 제작하고 그 특성을 고찰하였다. 먼저 단 일 안테나에 대해 설계 파라미터를 설정하여 최적화 된 설계 값을 찾아내고 Nxl 배열 구조를 통해 레이 더용 방사부 안테나로 적용하고 배열에 따른 급전망 을 설계하여 배열 안테나의 특성 변화를 살펴보았다.
제안 방법
- 제안된 루프 안테나의 반사손실 특성을 개선시켜주 는 주요 설계 변수로는 그림 1의 Lo, Li, L2> Wo, Gap이 있다. 각각의 주요 설계 변수가 반사손실에 미치는 영향을 알아보기 위하여 중심주파수에서 1파 장 루프 안테나를 적용하여 초기 변수 값으로 Lo= O.338Xo, Li=O.657Xo, L2=0.348Xo, Wo=0.096Ao, Gap= 0.007;覺로 정하고 각각의 변수들을 변화시키면서 시 뮬레이션하여 그 특성을 고찰하고 최적 값을 구하였다. 안테나 설계를 위한 시뮬레이션은 CST사의 MWS (Micro Wave Studio)를 이용하여 수행하였으며 기 판은 비유전율 £r=2.
- 먼저 단 일 안테나에 대해 설계 파라미터를 설정하여 최적화 된 설계 값을 찾아내고 Nxl 배열 구조를 통해 레이 더용 방사부 안테나로 적용하고 배열에 따른 급전망 을 설계하여 배열 안테나의 특성 변화를 살펴보았다. 급전은 스트립라인, 결합 스트립라인, 그리고 코플래 너 스트립라인을 이용하여 180° 위상 차이를 둠으로 써 사각 루프의 수직편파 성분의 전계를 서로 상쇄시 키고 수평편파 성분만이 방사되도록 설계하였다. 수 직편파용으로 사용하기위해 옆으로 눕혀 배치 할 수 있으며, 루프 안테나의 방사 면으로부터 X/4 거리에 반사판을 배치할 경우에는 전면 방향으로 이득 향상 이 가능하다.
- 단일 안테나를 기본으로 배열 안테나가 설계되며, 주 빔의 폭과 전체 이득 규격에 따라서 안테나 방사 소자 간격, 공급되는 전류, 위상 및 소자 수가 결정 된다刀 본 논문에서는 단일, ]乂2, 그리고 1x4 배열 루프 안테나에 대해 시뮬레이션을 수행하고 분석하였 으며 또한 제작 및 측정하여 그 결과들을 서로 비교, 분석하였다.
- 단일, 1x4 배열 루프 안테나에서도 1x2 배열 루프 안테나와 같이 시뮬레이션과 측정결과는 유사했다. 루프 안테나의 측정은 전자파 무반사실에서 수행되 었으며, 제작된 루프 안테나 이득은 표준 혼 모델 3115인 더블 리지드 가이드(double ridged guide) 안 테나를 이용하여 단일, 1x2, 1x4 배열에서 각각 4.3, 7.0, 그리고 10.2dBi로 측정되었다.
- 본 논문에서는 레이더용 변형 사각 루프 배열 안테 나를 설계 제작하고 그 특성을 고찰하였다. 먼저 단 일 안테나에 대해 설계 파라미터를 설정하여 최적화 된 설계 값을 찾아내고 Nxl 배열 구조를 통해 레이 더용 방사부 안테나로 적용하고 배열에 따른 급전망 을 설계하여 배열 안테나의 특성 변화를 살펴보았다. 급전은 스트립라인, 결합 스트립라인, 그리고 코플래 너 스트립라인을 이용하여 180° 위상 차이를 둠으로 써 사각 루프의 수직편파 성분의 전계를 서로 상쇄시 키고 수평편파 성분만이 방사되도록 설계하였다.
- 본 논문에서는 사각 루프 안테나의 둘레를 고전적 인 入길이로 설정한 후에田 초기 설계 값을 안테나 방 사에 기여하는 X/4 길이의 한 변을 변형 시키는 방법 을 적용 하였고 그 결과를 바탕으로 제작, 측정하여 결과를 분석하였다⑵
대상 데이터
- 007;覺로 정하고 각각의 변수들을 변화시키면서 시 뮬레이션하여 그 특성을 고찰하고 최적 값을 구하였다. 안테나 설계를 위한 시뮬레이션은 CST사의 MWS (Micro Wave Studio)를 이용하여 수행하였으며 기 판은 비유전율 £r=2.6, 두께 h=0.17mm인 폴리에스테 르 필름(polyester film)을 사용하였다. 안테나 재질 로 flexible 필름을 사용한 이유는 레이더용 안테나를 수평 수직 방향으로 구부려 위상변위기와 안테나 배 열에 쉽게 적용할 수 있도록 한 것이다.
- 제작된 단일 루프 안테나는 중심주파수에서 반사손 실 -15.8dB, 대역폭은 VSWRV2를 기준으로 약 790 MHz로 측정되었다. 또한 단일, 1x2, 그리고 1x4 루 프 안테나의 이득은 4.
이론/모형
- 제작된 단일, 1x2 배열, 그리고 1x4 배열 스트립라 인 급전 사각 루프 안테나를 그림 14에 보였다. 안테 나의 반사손실은 Agilent사의 PNA Series Network Analyzer를 이용하여 측정되었다. 제작된 루프 안테 나의 반사손실 특성을 그림 15〜17에 보였다.
성능/효과
- 山의 변화는 중심 주파수의 이동과 대역폭에 영향 을 주며 길이가 0.341M에서 반사손실 특성이 가장 양호하게 나타났다.
- 측정 결과는 3장에서 보여 진 시뮬레이션 특성들과 거의유사함을 알 수 있었다. 단일 루프 안테나를 시뮬레 이션 결과와 비교 했을 때 공진주파수는 약 140MHz 정도 낮은 주파수 쪽으로 이동 되었지만 제작된 루프 안테나에서 중심주파수의 반사손실 특성은 -15.57dB 를 얻었고 대역폭은 VSWRV2를 기준으로 약 790 MHz의 반사손실특성이 얻어졌다. 주파수가 아래쪽으 로 이동한 원인은 접지 사이의 간격에 의한 발룬부에 서의 임피던스 변화 때문에 생기는 문제라 생각된다.
- 8dB, 대역폭은 VSWRV2를 기준으로 약 790 MHz로 측정되었다. 또한 단일, 1x2, 그리고 1x4 루 프 안테나의 이득은 4.3, 7.0, 그리고 10.2dBi로 얻어 졌으며, 설계 요구 규격이 잘 만족됨을 알 수 있었다. 이 연구 결과는 바탕으로 위상변위기와 방사소자를 배열하여 S-band에서 동작되는 능동형 레이더에 적 용될 수 있다.
- Wo의 폭 은 안테나의 신호의 방사와 이득에 중요한 역할을 하 기 때문에 아래쪽 부분보다 그 폭이 넓어야 한다. 시 뮬레이션 결과를 통해 Wo가 0.119瓦일 때 가장 우수 한 반사손실 특성이 얻어졌다.
- 폴디 드 다이폴 안테나에서와 마찬가지로 사각 루프 안테 나를 설계함에 있어서 가장 중요한 변수이다. 시뮬레 이션 결과를 통해 L2가 0.326M일 때 가장 우수한 반 사손실 특성이 얻어졌다.
- 시뮬레이션 결과를 바탕으로 단일 루프 안테나에서 설계 변수의 최적 값을 표 2와 같이 얻었으며 중심주 파수를 기준으로 대역폭 400MHz와 4dBi의 이득을 만족시켰다.
후속연구
- 2dBi로 얻어 졌으며, 설계 요구 규격이 잘 만족됨을 알 수 있었다. 이 연구 결과는 바탕으로 위상변위기와 방사소자를 배열하여 S-band에서 동작되는 능동형 레이더에 적 용될 수 있다.
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