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고출력 환경에 적용 가능한 광대역 다층 구조 레이돔
Broadband Multi-Layered Radome for High-Power Applications 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.29 no.1, 2018년, pp.50 - 60  

이기욱 (LIG넥스원(주)) ,  이경원 (LIG넥스원(주)) ,  문병귀 (LIG넥스원(주)) ,  최삼열 (LIG넥스원(주)) ,  이왕용 (LIG넥스원(주)) ,  윤영중 (연세대학교 전기전자공학과)

초록
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고출력 응용환경에 적용 가능한 광대역 다층 구조 레이돔을 개발하였다. 이를 위해 다층 레이돔의 전파전파특성을 ABCD 행렬로 표현하였고, Particle swarm 최적화 알고리즘을 상용 수치 모델링 툴로 구현하여 레이돔의 최적화된 층별 두께와 물질상수를 구하였다. 바람, 눈, 얼음 등 외부 기상 환경을 고려한 기계적 특성을 감안하여 레이돔을 재설계하였다. 대형구조물의 제작 제한조건을 고려한 두께를 재산출하여 전력 전달특성을 재분석하였다. 대기 정전파괴 때보다 10 dB 높은 첨두 전기장의 세기 조건에서 상용 해석 툴을 이용하여, 설계된 레이돔의 RF에 대한 대기 정전파괴 특성을 분석하였다. 설계된 다층 레이돔을 제작하여 소신호 및 대신호 시험을 수행하였고, 상용 도구들을 사용한 계산값과 비교하여 목표 성능을 획득하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we developed a broadband multi-layered radome applicable for high-power applications. In this regard, we presented the wave propagation characteristics of the broadband multi-layered radome with the ABCD matrix and obtained the optimal thickness and the material constant for each laye...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 위협 무기체계인 레이다들이 주로 분포 되어 있는 18 GHz 이하의 운용 주파수 범위 (E~J 대역) 내에서 전력 전달률은 평균 80 % 이상을 가지며, 최대 53 dBm 이상의 연속 입사파를 운용 가능한 광대역 고출력 레이돔을 제안하였다. 레이돔의 성능 분석에 대한 시뮬레이션과 측정에 사용된 시험용 송신 안테나는 급전용 혼 안 테나를 갖는 광대역 반사판 안테나를 적용하였다[8].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레이돔의 중요 설계 요소 중, 고출력 송신을 기반으로 하는 시스템 중에서 RF 대기 정전파괴 없이 최대 전력 전송을 가능하게 하는 레이돔의 성능 확보를 중요하게 생각하는 까닭은? 특히, 전자전 시스템의 대표적인 위협 무기체계인 레이다들이 X 대역[5]에 많이 분포되어 있기 때문에 이 대역 내에서의 전자전 시스템 성능 구현이 중요하다. 고출력 방사능력은 전자전 시스템의 높은 효과도[5]∼[7] 확보를 위하여 필수적이지만, 이는 광대역 운용대역폭과 함께 고출력 증폭기와 송신 안테나 등의 내부 구성품과 레이돔에 높은 설계 부하를 야기한다. 즉, 고출력 송신을 기반으로 하는 시스템은 RF 대기 정전파괴 없이 최대 전력 전송을 가능하게 하는 레이돔의 성능 확보를 중요 설계 요소 중의 하나로 가진다.
레이돔의 역할은? 레이돔은 주위 환경으로부터 내부 구성품을 안전하게 보호하는 역할뿐만 아니라, 내부 구성품의 전기적 특성 왜곡을 최소화하도록 설계하는 것이 중요하다. 기존 레이돔들은 설계와 제작이 간단한 단일층 레이돔을 주요하게 적용하였지만, 이는 협대역[1],[2]의 단점을 가진다.
레이돔을 설계할 때 고려할 점은? 레이돔은 주위 환경으로부터 내부 구성품을 안전하게 보호하는 역할뿐만 아니라, 내부 구성품의 전기적 특성 왜곡을 최소화하도록 설계하는 것이 중요하다. 기존 레이돔들은 설계와 제작이 간단한 단일층 레이돔을 주요하게 적용하였지만, 이는 협대역[1],[2]의 단점을 가진다.
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참고문헌 (15)

  1. 10.1109/TAP.2009.2026595 R. U. Nair, R. M. Jha, “Electromagnetic performance analysis of a novel monolithic radome for airborne applications,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 57, no. 11, pp. 3664-3668, Nov. 2009. 10.1109/TAP.2009.2026595 

  2. K. Chang, “Antenna angle error correction to radome curvature,” in IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, 1995 Digest, Newport Beach, CA, 1995, vol. 3, pp. 1426-1429. 

  3. 10.1109/TAP.2002.807377 Y. E. Erdemli, K. Sertel, R. A. Gilbert, D. E. Wright, and J. L. Volakis, “Frequency-selective surfaces to enhance performance of broad-band reconfigurable arrays,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 50, no. 12, pp. 1716-1724, Dec. 2002. 10.1109/TAP.2002.807377 

  4. 10.1109/MAP.2014.6867682 A. K. Rashid, B. Li, and Z. Shen, “An overview of three-dimensional frequency-selective structures,” IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 56, no. 3, pp. 43-67, Jun. 2014. 10.1109/MAP.2014.6867682 

  5. D. L. Adamy, EW 104: Electronic Warfare against a New Generation of Threats, Artech House, pp. 5-119, 2015. 

  6. K. V. Ravi, R. F. Ormondroyd, “Effect of CW and pulse jamming on direct-sequence spread-spectrum code acquisition using a sequential detector,” in MILCOM 92 Conference Record, CA, Oct. 1992, vol. 2, pp. 638-643. 

  7. 10.1109/INDICON.2016.7838933 A. Purwar, D. Joshi, and V. K. Chaubey, “GPS signal jamming and anti-jamming strategy - A theoretical analysis,” in 2016 IEEE Annual India Conference(INDICON), Bangalore, 2016, pp. 1-6. 10.1109/INDICON.2016.7838933 

  8. C. A. Balanis, Antenna Theory Analysis and Design Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., pp. 785-838, 1997. 

  9. D. J. Kozakoff, Analysis of Radome-Enclosed Antennas, Artech House Microwave Library, pp. 69-95, 1997. 

  10. 10.1109/TAP.2004.823969 J. Robinson, Y. Rahmat-Samii, “Particle swarm optimization in electromagnetics,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 52, no. 2, pp. 397-407, Feb. 2004. 10.1109/TAP.2004.823969 

  11. 10.5515/KJKIEES.2010.21.7.744 이경원, 홍익표, 박범준, 정영철, 육종관, “Particle swarm optimization을 이용한 다층구조 레이돔 설계,” 한국전자파학회논문지, 21(7), pp. 744-751, 2010년 7월. 10.5515/KJKIEES.2010.21.7.744 

  12. 10.1063/1.864645 W. Woo, J. S. DeGroot, “Microwave absorption and plasma heating due to microwave breakdown in the atmosphere,” Physics of Fluids, vol. 27, no. 2, pp. 475-487, 1984. 10.1063/1.864645 

  13. P. T. Partridge, J. Farrell, and J. Tate, Standard/Handbook for RF Ionization Breakdown Prevention in Spacecraft Components, Antenna Systems Department, The Aerospace Corporation El Segundo, Jun. 2015. 

  14. MIL-STD-810F, “Department of defense test method standard for environmental engineering considerations and laboratory tests,” Department of Defense, USA, 2000. 

  15. ETM. Available: http://www.etm-inc.com. 

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