KR20170046592A

KR20170046592A - Array antenna

Info

Publication number: KR20170046592A
Application number: KR1020160136697A
Authority: KR
Inventors: 김강욱; 강윤수
Original assignee: 광주과학기술원
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2017-05-02
Anticipated expiration: 2036-10-20
Also published as: KR101865135B1

Abstract

복수의 방사 부재가 배열된 배열 안테나가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배열 안테나는 상기 배열 안테나의 상부를 형성하는 제1 기판 및 제1 기판에 마련되는 복수의 방사 부재를 포함하는 제1 계층, 상기 배열 안테나의 하부를 형성하는 제2 기판 및 제2 기판에 마련되어 상기 복수의 방사 부재로 출력을 공급하는 급전선을 포함하는 제2 계층 및 상기 제1 계층과 제2 계층 사이에 형성되고, 접지 평면 및 접지 평면에 마련되는 개구면을 포함하는 제3 계층을 포함한다.Disclosed is an array antenna in which a plurality of radiation members are arranged. The array antenna according to an embodiment of the present invention includes a first layer including a first substrate forming an upper portion of the array antenna and a plurality of radiation members provided on the first substrate, a second layer including a lower portion of the array antenna, A second layer provided on the substrate and the second substrate and including a feeder line for supplying an output to the plurality of radiating members and an opening surface formed between the first layer and the second layer and provided on the ground plane and the ground plane And a third layer of the second layer.

Description

Array Antenna

본 발명은 안테나 중 다수의 안테나를 소정의 방식으로 배열하여 사용하는 배열 안테나에 관한 것이다. 상세하게는 주파수 변화에 의해 안테나 빔을 전자식으로 조향하는 직렬급전 위상배열안테나에 관한 것이다. The present invention relates to an array antenna in which a plurality of antennas among antennas are arranged in a predetermined manner. To a series feed phased array antenna for electronically steering an antenna beam by a frequency change.

일반적으로 무선 통신 시스템에서 안테나는 신호를 송신 및 수신하기 위한 수단으로 사용되며, 사용되는 주파수에 대응하여 안테나의 길이를 결정한다. 이러한 안테나들은 기술이 발전하면서 다양한 소재와 형태로 발전하고 있으며, 현재에는 다수의 안테나를 사용하는 방식들에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.Generally, in a wireless communication system, an antenna is used as a means for transmitting and receiving signals, and determines the length of the antenna corresponding to the frequency used. As these technologies are developed, these antennas are being developed into various materials and forms, and now, many researches on methods using a plurality of antennas are being conducted.

안테나 기술들 중 현재 다수의 안테나를 소정의 방식으로 배열하여 사용하는 배열(array) 안테나가 많이 사용된다. 이러한 배열 안테나는 다수 개의 방사소자를 사용하여 좁은 빔폭을 형성하여 신호를 송신하는 장치이다. 그런데, 배열 안테나를 광대역의 주파수에서 사용하는 경우 사용하는 피드네트워크에 따라 빔 방향, 효율, 단가 등에서 서로 다른 특성을 갖는다.Among array antenna technologies, array antennas are frequently used in which a plurality of antennas are arranged in a predetermined manner. The array antenna is a device for transmitting a signal by forming a narrow beam width using a plurality of radiating elements. However, when the array antenna is used in a wide frequency band, it has characteristics different from each other in the beam direction, efficiency, and unit price according to the feed network used.

일반적으로 병렬급전 피드네트워크를 사용하면 송신하고자 하는 주파수가 변하여도 빔의 방향은 고정되어 있다. 그러나 피드네트워크의 전체 길이가 길어짐으로 인하여, 유전체 기판을 사용하여 전송선로를 구성한 경우에는 전송선로에 의한 손실이 커져서 효율이 떨어진다. 또한 병렬급전 피드네트워크에서 도파관을 사용하여 전송선로를 구성한 경우에는 피드네트워크가 복잡해짐으로 인하여 제작이 곤란해지며, 제작 단가가 상승하는 문제를 초래한다.In general, if a parallel feed feed network is used, the direction of the beam is fixed even if the frequency to be transmitted is changed. However, due to the increase in the total length of the feed network, in the case where the transmission line is constituted by using the dielectric substrate, the loss due to the transmission line becomes large and the efficiency becomes low. In addition, when a transmission line is formed using a waveguide in a parallel feed feed network, the feed network becomes complicated due to a complicated fabrication process, and the production cost increases.

반면에 직렬급전 피드네트워크를 사용하면 위에서 언급한 효율 저하와 제작의 곤란성을 줄일 수 있으며, 단가 상승 등을 해결할 수 있다. 그러나, 직렬급전 피드네트워크를 사용하면 주파수가 변함에 따라 방사소자에 급전되는 송신 신호 즉, 전자파의 위상도 함께 변하여 주빔의 방향도 달라지게 된다. 이는 곧 주파수에 따른 이득이 큰 폭으로 변하여 송신과 수신에 영향을 준다. 특히 고이득 배열안테나의 경우에 빔폭이 매우 좁으므로 이 영향은 더욱 크며, 이에 대한 해결책이 필요하다.On the other hand, the use of a serial feeding feed network can reduce the above-mentioned efficiency deterioration and manufacturing difficulty, and can solve the increase in the unit cost. However, when the serial feeding feed network is used, the phase of the transmission signal fed to the radiating element, that is, the phase of the electromagnetic wave, changes with the frequency, and the direction of the main beam also changes. This results in a significant gain in frequency, which affects transmission and reception. Especially, in the case of a high gain array antenna, the beam width is very narrow, so the influence is larger and a solution is needed.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 위상배열안테나에서 일반적으로 사용되는 위상천이기 또는 물리적 기계장치 없이 인가되는 신호의 주파수를 변화시켜 안테나 빔을 전자식으로 조향하는 위상배열안테나를 제안한다.According to an embodiment of the present invention, a phased array antenna that electronically steers an antenna beam by changing the frequency of a signal applied without a phase shifter or a physical machine, which is generally used in a phased array antenna, is proposed.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배열 안테나는 상기 배열 안테나의 상부를 형성하는 제1 기판 및 제1 기판에 마련되는 복수의 방사 부재를 포함하는 제1 계층, 상기 배열 안테나의 하부를 형성하는 제2 기판 및 제2 기판에 마련되어 상기 복수의 방사 부재로 출력을 공급하는 급전선을 포함하는 제2 계층 및 상기 제1 계층과 제2 계층 사이에 형성되고, 접지 평면 및 접지 평면에 마련되는 개구면을 포함하는 제3 계층을 포함한다.The array antenna according to an embodiment of the present invention includes a first layer including a first substrate forming an upper portion of the array antenna and a plurality of radiation members provided on the first substrate, a second layer including a lower portion of the array antenna, A second layer provided on the substrate and the second substrate and including a feeder line for supplying an output to the plurality of radiating members and an opening surface formed between the first layer and the second layer and provided on the ground plane and the ground plane And a third layer of the second layer.

본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열안테나는 개구면 커플링을 이용하여 급전선에서 발생하는 기생복사를 제거할 수 있으며, 넓은 대역폭 동작 및 향상된 편파특성의 순도를 가질 수 있다.The phased array antenna according to an exemplary embodiment of the present invention can remove parasitic radiation generated in a feed line by using an opening-and-groove coupling, and can have a purity of a wide bandwidth operation and an improved polarization characteristic.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열안테나는 안테나 편파방향을 45도 기울여 맞은편 차량에서 오는 전자파와 간섭효과가 제거될 수 있다.In addition, the phased array antenna according to an embodiment of the present invention can eliminate electromagnetic interference and interference effects from a vehicle that is tilted at an angle of 45 degrees with respect to the antenna polarization direction.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열안테나는 안테나를 직렬배열하여 주파수 변형에 따른 안태나 빔 조향이 가능하다.In addition, the phased array antenna according to an embodiment of the present invention is capable of aligning the antennas in series and steering or beam steering according to frequency deformation.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상배열안테나는 안테나 소자의 복사량을 조절하여 안테나 부엽의 크기를 낮추어 타겟과 비타겟 검출에 유리한 안테나 빔을 형성할 수 있다.Also, the phased array antenna according to an embodiment of the present invention can reduce the size of the antenna lobe by adjusting the radiation amount of the antenna element, thereby forming an antenna beam favorable for target and non-target detection.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 안테나, 구체적으로 직렬급전 안테나를 위에서 바라본 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A'의 단면을 측면에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A'단면을 중심으로 안테나의 구성을 3차원으로 나타내는 도면이다.
도 4는 급전선(132)의 길이 변화에 따른 주파수 변경과 빔각 진행방향간의 관계를 나타낸다.
도 5는 도 1에서 B 영역을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에서 설명한 방사 부재 편파방향에 따른 전자파 간섭 효과 제거의 차이를 나타낸다.
도 7는 실시예의 직렬 배열 안테나에서 델타주파수 방식의 주파수 스캐닝 어레이(Frequency scanning array)가 적용된 것을 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 9는 도 7의 직렬 배열 안테나에서 델타주파수 방식의 주파수 스캐닝 어레이(Frequency scanning array)가 적용되기 전과 후를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 10는 안테나에 구성되는 소자들의 크기를 테이퍼링(tapering)한 실시예를 나타낸다.
도 11은 안테나에서 방사되는 빔의 개략적인 형태를 나타낸다.FIG. 1 is a top view of an array antenna according to an embodiment of the present invention, specifically, a serial feed antenna.
2 is a side view of a section taken along the line A-A 'in Fig.
3 is a diagram showing the configuration of the antenna in three dimensions around the cross section taken along the line A-A 'in FIG.
4 shows the relationship between the frequency change and the beam angle progression direction in accordance with the change of the length of the feed line 132. In Fig.
Fig. 5 is an enlarged view of a region B in Fig. 1. Fig.
Fig. 6 shows the difference in the elimination of the electromagnetic interference effect according to the polarization direction of the radiation member described with reference to Fig.
FIG. 7 is a diagram illustrating a frequency scanning array of a delta frequency scheme applied to the serial array antenna of the embodiment. FIG.
FIGS. 8 to 9 are views showing a comparison between before and after a frequency scanning array of a delta frequency system is applied in the serial array antenna of FIG. 7. FIG.
Fig. 10 shows an embodiment in which the sizes of the elements constituting the antenna are tapered.
Figure 11 shows a schematic representation of the beam emitted by the antenna.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 구체적인 실시예로 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be understood, however, that there is no intention to limit the spirit of the present invention to the specific embodiments set forth below, and that those skilled in the art, having the benefit of the teachings of the present invention, Or the like, but it will also be included in the spirit of the present invention.

본 발명은 배열안테나에 인가하는 주파수를 변경하여, 직렬로 배열된 안테나소자 사이에서 위상 차이가 발생하도록 45도 기울어진 상태로 안테나 빔을 조향할 수 있는 직렬급전 위상배열 안테나에 관한 것이다. The present invention relates to a serial feed phased array antenna capable of changing the frequency applied to an array antenna and steering the antenna beam in a state of being tilted by 45 degrees so that a phase difference occurs between antenna elements arranged in series.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 안테나, 구체적으로 직렬급전 안테나를 위에서 바라본 도면이다.FIG. 1 is a top view of an array antenna according to an embodiment of the present invention, specifically, a serial feed antenna.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배열 안테나(1)는 직렬로 배열된 복수의 방사 부재, 기판, 개구면 및 급전선을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the array antenna 1 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of radiation members, a substrate, an opening surface, and a feeder line arranged in series.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배열 안테나(1)는 3개의 레이어로 구별될 수 있다. 각각의 레이어에 대한 상세한 설명은 이하 도 2에서 설명한다.The array antenna 1 according to an embodiment of the present invention can be divided into three layers. A detailed description of each layer will be described below with reference to FIG.

도 2는 도 1의 A-A'의 단면을 측면에서 바라본 도면이다. 2 is a side view of a section taken along the line A-A 'in Fig.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 안테나는 제1 레이어(110), 제2 레이어(120) 및 제3 레이어(130)로 구별될 수 있다. 2, the array antenna according to an exemplary embodiment of the present invention may be divided into a first layer 110, a second layer 120, and a third layer 130. As shown in FIG.

제1 레이어(110)는 안테나의 상부를 형성한다. 제1 레이어(110)는 제1 기판(111) 및 방사부재(112)를 포함할 수 있다. 여기에서 제1 기판(111)은 안테나 기판(Antenna substrate)이라로 지칭될 수 있다. 또한, 방사 부재(Radiating element)(112)가 제1 기판에 마련될 수 있다. 방사 부재(112)는 안테나 빔(beam)을 방사하는 구성이다. 일 실시 예에서, 방사 부재는 제1 기판(110)의 상부에 마련될 수 있다. The first layer 110 forms the top of the antenna. The first layer 110 may include a first substrate 111 and a radiating member 112. Here, the first substrate 111 may be referred to as an antenna substrate. Also, a radiating element 112 may be provided on the first substrate. The radiation member 112 is configured to radiate an antenna beam. In one embodiment, the radiating member may be provided on top of the first substrate 110.

상기 방사 부재(112)는 급전선(132)의 연장방향(Y축 방향)으로 복수개가 직렬 배열된다. 그리고, 각각의 방사부재(112) 크기는 서로 상이하도록 형성될 수 있고, 그 형상 또한 상이하게 형성될 수 있다. A plurality of the radiating members 112 are arranged in series in the extending direction (Y-axis direction) of the feeder line 132. The sizes of the radiation members 112 may be different from each other, and the shape of the radiation members 112 may also be different.

한편, 제3 레이어는(130)는 안테나의 하부를 형성하는데, 제2 기판(131) 및 급전선(132)를 포함할 수 있다. 여기에서, 제2 기판(131)은 제1 기판(111)의 하단에 마련될 수 있다. 그리고, 제1 기판과 제2 기판 사이에 제2 레이어(120)가 존재한다. 제2 기판(131)의 하면에는 상기 방사 부재(112)의 배치 방향에 따라 연장 형성되는 급전선(Feedline)(132)이 형성될 수 있다. Meanwhile, the third layer 130 may include a second substrate 131 and a feeder line 132 to form a lower portion of the antenna. Here, the second substrate 131 may be provided at the lower end of the first substrate 111. A second layer 120 is present between the first substrate and the second substrate. A feed line 132 may be formed on the lower surface of the second substrate 131 to extend along the direction in which the radiating member 112 is disposed.

제2 레이어(120)는 접지 평면(Ground plane)(121) 및 개구면(Aperture slot)(122)을 포함할 수 있다. 종래의 구조에서는 안테나에 송신기의 출력을 공급하는 급전 모드시 급전선에서의 기생복사가 발생한다. 접지 평면(121)은 급전선(132)에서 발생할 수 있는 기생 복사를 쉴딩할 수 있다. 구체적으로 접지 평면(121)에 마련된 개구면(121)을 통해 개구면 커플링이 발생하여 급전선에서 발생하는 기생복사를 방지할 수 있다. 따라서, 제2 레이어는 배열 안테나의 넓은 대역폭 동작 및 편파 특성의 순도를 향상시킬 수 있다. 한편, 개구면(122)은 도 1과 같이 상부에서 보았을 때 방사 부재 내부 영역에 포함되도록 형성될 수 있다. The second layer 120 may include a ground plane 121 and an aperture slot 122. In the conventional structure, parasitic radiation occurs in the feeder line in the power feeding mode in which the output of the transmitter is supplied to the antenna. The ground plane 121 may shield parasitic radiation that may occur at the feeder line 132. Concretely, an opening surface coupling is generated through the opening surface 121 provided on the ground plane 121 to prevent parasitic radiation generated in the feeder line. Thus, the second layer can improve the purity of the wide bandwidth operation and polarization characteristics of the array antenna. On the other hand, the opening surface 122 may be formed so as to be included in the region inside the radiating member when viewed from above as shown in FIG.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 안테나는 도 2에서와 같이 개구면을 통한 커플링(Aperture-coupling)을 이용함으로써, 복수의 서로 다른 형상으로 설계된 급전선(132)을 포함할 수 있다. 따라서 방사 부재(112) 사이를 연결하는 급전선(132)은 각각의 방사 부재(112)에 인가되는 위상 차이를 변화시키기 위해 다양한 길이로 설계될 수 있다. 예를 들면, 급전선(132)은 각각의 방사 부재(112)에 인가되는 위상 차이를 크게하여 비교적 적은 주파수 변경에도 많은 빔각을 조향하기 위해 일정 수준보다 상대적으로 길게 설계될 수 있다. 이 경우, 결과적으로 주파수의 변경값이 적어지므로 방사 부재(112)가 갖는 이득 특성의 변화를 줄일 수 있다.In addition, the array antenna according to an embodiment of the present invention may include a feeder line 132 designed in a plurality of different shapes by using aperture-coupling through an opening surface as shown in FIG. Thus, the feed line 132 connecting between the radiating members 112 can be designed in various lengths to vary the phase difference applied to each radiating member 112. For example, the feeder line 132 may be designed to be relatively longer than a certain level in order to increase the phase difference applied to each radiating member 112 so as to steer many beam angles even with relatively small frequency changes. In this case, since the change value of the frequency is reduced as a result, a change in the gain characteristic of the radiating member 112 can be reduced.

도 3은 도 1의 A-A'단면을 중심으로 안테나의 구성을 3차원으로 나타내는 도면이다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 제1 기판(111)에 복수의 방사 부재(112)가 직렬로 배열될 수 있다. 그리고, 제2 기판(131)에 급전선(132)이 마련될 수 있다. 그리고 제1 기판(111)과 제2 기판(131) 사이에 접지 평면(121)이 마련될 수 있으며, 접지 평면(121)에 방사 부재(112)를 따라 개구면(122)가 형성될 수 있다.3 is a diagram showing the configuration of the antenna in three dimensions around the cross section taken along the line A-A 'in FIG. As described in FIG. 2, a plurality of radiation members 112 may be arranged in series on the first substrate 111. A feed line 132 may be provided on the second substrate 131. A ground plane 121 may be provided between the first substrate 111 and the second substrate 131 and an opening surface 122 may be formed in the ground plane 121 along the radiating member 112 .

도 4는 급전선(132)의 길이 변화에 따른 주파수 변경과 빔각 진행방향간의 관계를 나타낸다. 여기에서 (a)는 마이크로스트립 방식의 급전 배열 안테나이다. (b)는 상대적으로 짧게 꼬인 급전선을 가지는 애퍼처 커플 배열 안테나이다. (c)는 상대적으로 길게 꼬인 급전선을 가지는 애퍼처 커플 배열 안테나이다.4 shows the relationship between the frequency change and the beam angle progression direction in accordance with the change of the length of the feed line 132. In Fig. Here, (a) is a microstrip feeding array antenna. (b) is an aperture-coupled array antenna with a relatively short twisted feeder line. (c) is an aperture-coupled array antenna with a relatively long twisted feeder line.

도 4에 도시된 바와 같이, 애퍼쳐 커플 방식이 적용된 배열 안테나(b,c)는 마이크로 스트립 방식(a)에 비해 주파수 변화에 따른 안테나 빔의 진행방향 변화율이 큰 것을 확인할 수 있다. 또한, 급전선이 꼬인 위치와 길이를 조절하여 주파수 변화에 따른 빔의 진행방향 변화율을 조절할 수 있는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the array antennas b and c to which the aperture coupling method is applied have a greater rate of change of the traveling direction of the antenna beam with respect to the frequency change than the microstrip method (a). In addition, it can be seen that the rate of change of the traveling direction of the beam according to the frequency change can be controlled by adjusting the twisted position and length of the feed line.

도 5는 도 1에서 B 영역을 확대하여 나타낸 도면이다. Fig. 5 is an enlarged view of a region B in Fig. 1. Fig.

본 발명의 일 실시예에 따른 배열 안테나(1)의 방사 부재(112)는 급전선(132)에 대해 좌측으로 θ도 만큼 기울어지도록 배치될 수 있다. 이때, 방사 부재(112)들은 급전선(132)에 대해 좌측 또는 우측 중 어느 하나로 선택된 동일한 방향으로 기울어질 수 있다. 또한 기울어진 각도는 안테나를 차량에 탑재하였을 시, 맞은편 차량의 안테나에서 발생하는 전자파와의 간섭효과를 제거하기 위해서 안테나의 방사 부재 편파방향(θ)은 45도만큼 기울어지는 것이 바람직하다.The radiating member 112 of the array antenna 1 according to an embodiment of the present invention may be disposed such that it is inclined to the left with respect to the feeder line 132 by? Degrees. At this time, the radiating members 112 may be inclined in the same direction selected to either the left or the right with respect to the feeder line 132. Also, when the antenna is mounted on the vehicle, it is preferable that the inclination angle of the radiation member polarization direction (?) Of the antenna is inclined by 45 degrees in order to eliminate the interference effect with electromagnetic waves generated from the antenna of the opposite vehicle.

도 6은 도 5에서 설명한 방사 부재 편파방향에 따른 전자파 간섭 효과 제거의 차이를 나타낸다.Fig. 6 shows the difference in the elimination of the electromagnetic interference effect according to the polarization direction of the radiation member described with reference to Fig.

도 6에 도시된 바와 같이, 1 평면(A)과 2 평면(B)간의 이득차이가 방사 부재(132)가 기울어지지 않은 경우(a)와 방사 부재(132)가 기울어진 경우(b)에 차이가 있는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로 (b)의 경우, 제1 평면(A)와 제2 평면(B)간의 이득 차이가 50dB 정도로 편파특성이 잘 나타남을 확인할 수 있다. 결과적으로 방사 부재(132)의 편파방향이 급전선(132)에 대하여 45도 기울어진 경우, 배열 안테나 맞은편에 동일하게 기울어진 배열 안테나가 존재하는 경우 배열 안테나들간에 발생되는 전자파 간섭효과가 제거됨을 확인할 수 있다.6, the difference in gain between the first plane A and the second plane B is a difference between the case (a) in which the radiating member 132 is not inclined and the case (b) in which the radiating member 132 is inclined There is a difference. Specifically, in the case of (b), it can be seen that the polarization difference is well represented by a gain difference of about 50 dB between the first plane (A) and the second plane (B). As a result, when the polarization direction of the radiation member 132 is inclined by 45 degrees with respect to the feed line 132, and the same arrangement of the array antennas on the opposite side of the array antenna exists, the electromagnetic interference effect generated between the array antennas is eliminated Can be confirmed.

도 7는 실시예의 직렬 배열 안테나에서 델타주파수 방식의 주파수 스캐닝 어레이(Frequency scanning array)가 적용된 것을 나타낸 도면이다. 델타주파수 방식의 주파수 스캐인 어레이란 각각의 방사 부재에 인가되는 주파수를 달리하여 방사 빔의 조향을 변경하는 것을 말한다. FIG. 7 is a diagram illustrating a frequency scanning array of a delta frequency scheme applied to the serial array antenna of the embodiment. FIG. A frequency-scaled array of a delta frequency system refers to changing the steering of the radiation beam by changing the frequency applied to each radiation member.

급전선(132)에 인가되는 주파수를 변화시키면, 각각의 방사 부재(112)에 인가되는 위상이 일정한 차이를 가지게 되며, 일정한 위상 차에 따라 동위상면(A)(In-Phase-plane)이 조절되기 때문에 안테나 빔의 진행방향 조절이 가능하다. 다시 말해서, 복수의 방사 부재 각각에 인가되는 전류의 주파수를 서로 달리하여 인가하는 경우 각각의 방사 부재에 인가되는 위상이 일정한 차이를 가지게 된다. 결과적으로 위상이 일정한 차이를 갖게 되는바, 동위상면이 일정한 방향으로 기울어지게 된다. When the frequency applied to the feeder line 132 is changed, the phases applied to the respective radiation members 112 have a constant difference, and the in-phase-plane A is adjusted according to a constant phase difference Therefore, it is possible to adjust the traveling direction of the antenna beam. In other words, when the frequencies of the currents applied to the plurality of radiation members are different from each other, phases applied to the respective radiation members have a constant difference. As a result, there is a certain difference in phase, so that the upper surface of the same is inclined in a certain direction.

??도 8 내지 도 9는 도 7의 직렬 배열 안테나에서 델타주파수 방식의 주파수 스캐닝 어레이(Frequency scanning array)가 적용되기 전과 후를 비교하여 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 8은 주파수 스캐닝 어레이가 적용되기 전/후를 비교하는 2차원 도면이고, 도 9는 주파수 스캐닝 어레이가 적용되기 전/후를 비교하는 3차원 도면이다.FIGS. 8 to 9 are views showing a comparison between before and after a frequency scanning array of a delta frequency system is applied in the serial array antenna of FIG. 7. FIG. Specifically, FIG. 8 is a two-dimensional diagram comparing before and after the frequency scanning array is applied, and FIG. 9 is a three-dimensional diagram comparing before and after the frequency scanning array is applied.

도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 급전선(132)의 공진주파수(f_0)가 변화(ΔF)되면, 각각의 방사 부재(112)에 인가되는 위상이 일정한 차이를 가지게 된다. 도 8 내지 도 9에서의 적용후(applied Δf)(각 도면의 (b))를 참조하면, 방사 부재(112)들이 이루는 동위상면을 조절하여 안테나의 빔을 조향할 수 있다. As shown in FIGS. 8 to 9, when the resonance frequency f_0 of the feeder line 132 changes by? F, the phases applied to the respective radiation members 112 have a constant difference. Referring to FIGS. 8 to 9 (applied Δf) ((b) in each drawing), it is possible to steer the beam of the antenna by adjusting the upper surface of the radiating members 112.

도 10는 안테나에 구성되는 소자들의 크기를 테이퍼링(tapering)한 실시예를 나타낸다. 도 10에 도시된바와 같이, 테이퍼링은 방사 부재(112)의 폭을 조절하여 복사량을 조절하는 방식(a) 또는 급전선(132)의 폭을 조절하여 임피던스 매칭으로 복사량을 조절하는 방식(b)일 수 있다. Fig. 10 shows an embodiment in which the sizes of the elements constituting the antenna are tapered. As shown in FIG. 10, the tapering is performed by a method (a) of adjusting the radiation amount by adjusting the width of the radiation member 112 or a method (b) of adjusting the radiation amount by impedance matching by adjusting the width of the feeder line 132 .

도 10의 (a)를 참조하면, 실시예는 급전선을 따라 직렬 배치된 방사 부재(112)의 크기가 서로 상이하게 형성될 수 있다. 바람직하게는 중간에 배치된 방사 부재의 크기가 상대적으로 크고, 가장자리로 갈수록 방사부재의 크기가 상대적으로 작게 형성함으로써 복사량을 조절할 수 있다.Referring to FIG. 10A, in the embodiment, the radiation members 112 arranged in series along the feed line may be formed to have different sizes. Preferably, the size of the radiation member disposed in the middle is relatively large, and the size of the radiation member is relatively small toward the edge, so that the radiation amount can be adjusted.

도 10의 (b)를 참조하면, 기판의 하면에 마련되며 Y축으로 연장된 급전선의 폭은 어느 한 방향에 대해 점차적으로 크게 형성될 수 있다. 바람직하게는 각각의 방사 부재 사이에서 그 폭이 변경되도록 설계되는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 10 (b), the width of the power supply line provided on the lower surface of the substrate and extending in the Y-axis may be gradually increased with respect to any one direction. Preferably, the width is designed to vary between the respective radiating elements.

도 11은 안테나에서 방사되는 빔의 개략적인 형태를 나타낸다.Figure 11 shows a schematic representation of the beam emitted by the antenna.

본 발명의 일 실시 예에 따른 배열 안테나는 상술한 바와 같이 방사 부재의 크기 또는 급전선의 폭의 형상을 변경하여 안테나의 복사량을 조절함으로써, 안테나 부엽(lobe)의 크기를 조절할 수 있고 타겟과 비타겟 검출에 유리한 안테나 빔을 형성할 수 있다. The array antenna according to an embodiment of the present invention can adjust the size of the antenna lobe by adjusting the size of the radiating member or the shape of the width of the feed line to adjust the radiation amount of the antenna, An antenna beam favorable for detection can be formed.

구체적으로, 안테나 빔 패턴에서, 안테나가 찾고자 하는 타겟은 주엽(main lobe)(1101)에 위치하고, 그 외의 대상인 비타겟은 부엽(side lobes)(1102)에 위치한다. 여기에서 주엽과 부엽의 안테나 이득 최대값간의 차이를 SLL(Side Low Level)이라고 하는데, SLL이 높을수록 배열안테나가 주엽과 부엽에 전자파를 복사하는 양의 차이가 커진다. 결과적으로. SLL이 높을수록 배역안테나가 위치한 주엽에는 많은 전자파를 복사하고 부엽에는 상대적으로 적은 전자파를 복사하게되어 SLL이 높을수록 안테나가 찾고자하는 타겟의 검출에 유리하게 된다.Specifically, in the antenna beam pattern, the target to be searched by the antenna is located in the main lobe 1101, and the non-target which is the other object is located in the side lobes 1102. Here, the difference between the maximum gain of the main lobe and the side lobe is referred to as SLL (Side Low Level). The higher the SLL, the greater the difference in the amount of electromagnetic waves radiated from the array antenna to the main lobe and side lobe. As a result. The higher the SLL, the more electromagnetic radiation is copied to the main lobe where the stray antenna is located and the lesser electromagnetic radiation is copied to the side lobe. The higher the SLL, the more advantageous the antenna can detect the target.

도 10에 도시된 바와 같이, 배열안테나에 대하여 테이퍼링을 적용하는 경우 SLL이 높아지게 되어 타겟 검출에 유리한 점을 갖게 된다.As shown in FIG. 10, when tapering is applied to the array antenna, the SLL becomes high, which is advantageous for target detection.

실시예는 종래의 차량용 위상배열 안테나에서 일반적으로 이용되는 위상 천이기나 물리적인 기계장치를 사용하지 않고도, 인가되는 신호의 주파수를 변화시켜 안테나 빔을 전자식으로 조향할 수 있다. The embodiment can electronically steer the antenna beam by changing the frequency of an applied signal without using a phase shifter or a physical mechanical device generally used in a conventional phased array antenna for a vehicle.

이상과 같이, 본 발명에서는 구체적인 구성 요소등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and limited embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, fall within the scope of the spirit of the present invention .

Claims

1. An array antenna in which a plurality of radiation members for radiating an antenna beam are arranged,
A first layer including a first substrate forming an upper portion of the array antenna and a plurality of radiation members provided on the first substrate;
A second layer formed on the second substrate and forming a lower portion of the array antenna, and a feed line provided on the second substrate to supply an output to the plurality of radiation members; And
And a third layer formed between the first layer and the second layer, the third layer including a ground plane and an opening plane provided in the ground plane,
Wherein the radiation member is formed at an angle with respect to the feed line,
Wherein the feed line applies different frequencies to each of the plurality of radiation members
Array antenna.

The method according to claim 1,
The different frequencies applied to each of the plurality of radiating members have a constant difference
Array antenna.

The method according to claim 1,
The plurality of radiation members are formed in different sizes
Array antenna.

The method of claim 3,
Wherein the plurality of radiation members have a largest size of the radiation member arranged in the middle and a relatively small size toward the edge with respect to the radiation member arranged in the middle
Array antenna.

The method according to claim 1,
Wherein the feed line is formed with a different width for each of the plurality of radiation members
Array antenna.

6. The method of claim 5,
Wherein the feed line is gradually changed in width along the direction in which the plurality of radiation members are formed
Array antenna.

The method according to claim 1,
The angle formed between the radiating member and the feed line is 45 degrees
Array antenna.