본 논문에서는 항공기 레이더에 적용 가능한 능동배열 안테나의 배열오차 분석 및 보정에 대한 시험 결과를 기술하였다. 복사소자, TR모듈, 급전기 등으로 구성되는 배열소자 간의 크기 및 위상오차는 안테나 부엽 준위에 영향을 미치며, 이는 안테나 개구면 weighting에 따른 이상적인 부엽레벨, 배열소자 개수, 안테나 효율 등에 의해 그 민감도가 달라진다. 시스템에서 요구되는 부엽준위를 만족시키기 위해서는 배열소자의 오차 보정이 반드시 이루어져야 한다. 그 방법은 오차요소에 따라 다르게 적용되어야 하며, 안테나 형태, 목표 부엽 준위에 따라 고려되는 수준의 차이가 달리 적용되어야 한다. 본 논문에서는 배열오차 요소와 그 영향에 대해 분석하였으며, 오차 보정 방안을 제시하였다. 또한, 근접 전계 시험을 통해 그 결과를 확인하였다.
본 논문에서는 항공기 레이더에 적용 가능한 능동배열 안테나의 배열오차 분석 및 보정에 대한 시험 결과를 기술하였다. 복사소자, TR 모듈, 급전기 등으로 구성되는 배열소자 간의 크기 및 위상오차는 안테나 부엽 준위에 영향을 미치며, 이는 안테나 개구면 weighting에 따른 이상적인 부엽레벨, 배열소자 개수, 안테나 효율 등에 의해 그 민감도가 달라진다. 시스템에서 요구되는 부엽준위를 만족시키기 위해서는 배열소자의 오차 보정이 반드시 이루어져야 한다. 그 방법은 오차요소에 따라 다르게 적용되어야 하며, 안테나 형태, 목표 부엽 준위에 따라 고려되는 수준의 차이가 달리 적용되어야 한다. 본 논문에서는 배열오차 요소와 그 영향에 대해 분석하였으며, 오차 보정 방안을 제시하였다. 또한, 근접 전계 시험을 통해 그 결과를 확인하였다.
Array error analysis and correction of active array antenna are described in this paper. Array elements composed of radiator and TR(Transmit & Recive) module have error(magnitude and phase difference among array elements) which affects SLL(Side Lobe Level). Error affectedness level depends on ideal ...
Array error analysis and correction of active array antenna are described in this paper. Array elements composed of radiator and TR(Transmit & Recive) module have error(magnitude and phase difference among array elements) which affects SLL(Side Lobe Level). Error affectedness level depends on ideal SLL according to antenna aperture weighting, number of array elements and antenna effective aperture. To satisfy required SLL, correction of array elements is necessary; adopted differently per errors, and weighted differently per shapes of antenna and required SLL. Errors of every individual element had been defined, performance of the antenna with or without error correction had been estimated and proved through near field test.
Array error analysis and correction of active array antenna are described in this paper. Array elements composed of radiator and TR(Transmit & Recive) module have error(magnitude and phase difference among array elements) which affects SLL(Side Lobe Level). Error affectedness level depends on ideal SLL according to antenna aperture weighting, number of array elements and antenna effective aperture. To satisfy required SLL, correction of array elements is necessary; adopted differently per errors, and weighted differently per shapes of antenna and required SLL. Errors of every individual element had been defined, performance of the antenna with or without error correction had been estimated and proved through near field test.
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문제 정의
본 논문에서는 능동배열안테나 내의 배열오차를 야기하는 요소와 그 배열오차가 안테나 시스템에 미치는 영향을 분석하였다. 배열오차 요소에는 배열소자 간의 경로차에 의한 선형적인 요소와 배열소자 내부 능동소자들의 비선형성에 의해 발생하는 비선형적인 요소로 이루어지며, 그 성격에 따라 다른 방법으로 그 보정이 이루어져야 한다.
성능/효과
배열오차 요소에는 배열소자 간의 경로차에 의한 선형적인 요소와 배열소자 내부 능동소자들의 비선형성에 의해 발생하는 비선형적인 요소로 이루어지며, 그 성격에 따라 다른 방법으로 그 보정이 이루어져야 한다. 배열소자 자체의 비선형적 오차 요소와 선형적 오차 요소 중 배열 급전기에 의한 오차, TR 모듈 분배/결합기에 의한 오차는 시험실 내에서 보정이 가능하며, 실방사를 요하는 복사소자에 의한 오차 및 TR 모듈-복사소자 체결에 의한 오차는 근접 전계의 정렬 과정을 통해 보정이 가능하다. 이러한 보정은 규격 부엽준위에 따라 어느 단계까지 수행할 지 결정될 수 있다.
본 논문에서는 능동배열안테나 내의 배열오차를 야기하는 요소와 그 배열오차가 안테나 시스템에 미치는 영향을 분석하였다. 배열오차 요소에는 배열소자 간의 경로차에 의한 선형적인 요소와 배열소자 내부 능동소자들의 비선형성에 의해 발생하는 비선형적인 요소로 이루어지며, 그 성격에 따라 다른 방법으로 그 보정이 이루어져야 한다. 배열소자 자체의 비선형적 오차 요소와 선형적 오차 요소 중 배열 급전기에 의한 오차, TR 모듈 분배/결합기에 의한 오차는 시험실 내에서 보정이 가능하며, 실방사를 요하는 복사소자에 의한 오차 및 TR 모듈-복사소자 체결에 의한 오차는 근접 전계의 정렬 과정을 통해 보정이 가능하다.
이러한 보정은 규격 부엽준위에 따라 어느 단계까지 수행할 지 결정될 수 있다. 즉, 오차요소가 전체 부엽준위에 영향을 미치는 정도는 목표하는 부엽준위에 따라 달라지므로, 부엽준위 규격이 높아 배열소자 오차가 영향에 민감할 것으로 예상되는 경우에는 근접 전계를 통한 오차요소 보정이 반드시 요구되며, 부엽준위 규격이 다소 낮아 배열소자 오차에 둔감할 것으로 예상되는 경우에는 배열오차 분석을 통해 근접 전계 시험을 배제하여 시험단계를 효율화 할 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
시스템에서 요구되는 부엽준위를 만족시키기 위해 오차 보정이 어떻게 적용되어야 하는가?
시스템에서 요구되는 부엽준위를 만족시키기 위해서는 배열소자의 오차 보정이 반드시 이루어져야 한다. 그 방법은 오차요소에 따라 다르게 적용되어야 하며, 안테나 형태, 목표 부엽 준위에 따라 고려되는 수준의 차이가 달리 적용되어야 한다. 본 논문에서는 배열오차 요소와 그 영향에 대해 분석하였으며, 오차 보정 방안을 제시하였다.
최근 개발되는 레이더 시스템 어떤 안테나가 주로 적용되는가?
과거에는 클라이스트론(Klystron), 진행파관 증폭기(TW- TA: Traveling Wave Tube Amplifier) 등의 단일 고출력 송신기를 이용한 기계식 안테나 혹은 각 배열의 위상 가변 등을 통해 빔조향이 이루어지는 수동위상배열 안테나 등이 레이더 시스템에 주로 이용되었다. 그러나 최근 개발되는 레이더 시스템은 반도체 소자의 발달과 더불어 수백～수천 개의 TR 모듈을 이용한 능동 위상 배열 안테나가 주로 적용된다. TR 모듈을 적용할 경우, TR 모듈 단일로는 기존의 클라이스트론이나 진행파관보다는 낮은 출력 특성을 보이지만, 수백～수천 개의 TR 모듈을 사용하여 일부 TR 모듈이 고장나더라도 전체 시스템에 미치는 영향이 적은 점진적인 성능 저하(graceful degradation)의 장점을 가지며, TR 모듈의 위상/크기 변화를 통한 배열소자의 가변을 통해 다양한 빔 형성과 조향이 가능하다[1],[2].
복사소자, TR 모듈, 급전기 등으로 구성된 배열소자 간의 크기 및 위상오차는 어떤 것에 영향을 미치는가?
본 논문에서는 항공기 레이더에 적용 가능한 능동배열 안테나의 배열오차 분석 및 보정에 대한 시험 결과를 기술하였다. 복사소자, TR 모듈, 급전기 등으로 구성되는 배열소자 간의 크기 및 위상오차는 안테나 부엽 준위에 영향을 미치며, 이는 안테나 개구면 weighting에 따른 이상적인 부엽레벨, 배열소자 개수, 안테나 효율 등에 의해 그 민감도가 달라진다. 시스템에서 요구되는 부엽준위를 만족시키기 위해서는 배열소자의 오차 보정이 반드시 이루어져야 한다.
참고문헌 (4)
M. E. Russell, "Future of RF technology and radars", Radar Conference, IEEE, pp. 11-16, Apr. 2007.
D. N. McQuiddy, R. L. Gassner, "Transmit/receivemodule technology for X-band active array radar", Proceedings of the IEEE, vol. 79, Issue 3, pp. 308-341, Mar. 1991.
R. C. Hansen, Phased Array Antennas, Radar Conference, John Wiley & Sons, Ltd., 2001.
Michael Hanczor, Mahesh Kumar, "12-kW S-band solidstate transmitter for modern radar system", Microwave Theory and Techniques, vol. 41, Issue 12, pp. 2237-2242, Dec. 1993.
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