본 논문은 94GHz를 중심 주파수로 하며, 모노펄스 형식의 추적 레이다 시스템에 사용되는 folded reflectarray 안테나를 제안한다. 추적 레이다는 대부분 목표물로부터 반사되어 돌아온 반사 신호들을 비교하여 목표물을 찾으며, 모노펄스 형식에서는 이러한 신호들의 비교를 동시에 수행한다. 본 논문에서 제안한 모노펄스 형식의 folded reflectarray 안테나는 polarizing grid, reflectarray, 다중 모드 feed horn, 그리고 도파관으로 제작된 comparator로 이루어져 있다. 제작된 안테나는 다중 모드 feed horn과 comparator의 모노펄스 급전부에 의해 sum 모드, azimuth 모드, 그리고 elevation모드, 이렇게 세 개의 방사 패턴 형식을 나타낼 수 있다. 측정 결과, sum 패턴에서는 36dB, azimuth 패턴에서는 33.5dB, 그리고 elevation 패턴에서는 27.2 dB의 이득을 확인할 수 있었다
The scattering solutions for multiple rectangular metallic gratings in a perfectly conducting plane excited by the TE and TM delta sources are presented using an overlapping T-block method. A reflectarray composed of rectangular metallic gratings shows fanbeam radiation patterns that are useful for an electromagnetic fence. The scattering characteristics of multiple rectangular gratings were computed in terms of total radiated power and antenna directivity. The design method of a fan-beam reflectarray to obtain high directivity was also compared with superdirective radiation and parabolic reflector phase.
리플렉트어레이 안테나는 반사경 안테나의 단점을 보완하여 대체할 새로운 형태의 안테나로 대두되고 있다. 하지만 반사판이 단층구조일 경우 대역폭이 매우 좁다는 단점이 있고, 대역폭을 넓히기 위하여 다층구조의 반사판을 사용할 경우 설계가 어렵고 제작 단가가 높아지게 된다. 본 논문에서는 이러한 단점들을 극복하기 위하여 단층구조를 사용하여 제작 단가를 낮추면서 협대역 특성을 극복할 수 있는 정사각형에 U자 모양 슬롯을 낸 패치를 이용하여 리플렉트어레이 안테나를 설계하였다. 제안된 리플렉트어레이 안테나는 12.5 GHz에서 55.5 %의 효율과 14 % 이상의 1 dB gain bandwidth 특성을 갖는다.
마이크로스트립 리플렉트어레이는 다수의 반사소자를 이용하여 방사패턴을 조절하는 안테나로서, 일반적으로 곡면형 반사판 안테나를 대체하기 위하여 연구되어왔다. 본 논문에서는 리플렉트어레이에 관한 간략한 설계 이론을 정리하고, 고이득 및 광대역 리플렉트어레이의 연구동향을 살펴본다. 리플렉트어레이의 이득 특성을 개선하기 위해서는 리플렉트어레이에서 구현되는 반사위상의 오차를 최소화해야 하는데, 이를 위해서는 충분히 넓은 반사위상 범위 및 낮은 반사위상 민감도를 얻어야 한다. 리플렉트어레이의 대역폭을 확장하기 위해서는 반사소자의 반사위상이 주파수에 대해 선형적인 특성을 가지도록 설계해야 한다. 본 논문에서는 적층형 구조, 단층 다중공진 구조 등, 고이득 및 광대역 리플렉트어레이를 위해 반사소자의 반사위상 특성을 개선하고자 하는 다양한 연구에 대해 살펴본다. 또한, 안테나를 보다 소형화하기 위해 리플렉트어레이를 이중 반사판 형태로 구현하는 연구를 소개하고, 마지막으로 Contoured 빔, 근거리 빔 집중, RCS 감소 등 다양한 리플렉트어레이 적용 사례에 대해 정리한다.
본 논문에서는 반사배열 안테나 구조를 이용한 W대역 모노펄스 추적 시스템을 제안하였다. 제안한 반사배열 안테나 모노펄스 추적 시스템은 단일 반사 방식의 4개의 급전 혼 안테나과 마이크로스트립 반사배열을 이용한 평판형 반사판으로 구성된다. 4개의 급전 혼 안테나는 10 dBi의 이득, E/H평면에서 대칭적으로 56도 반치각을 가지고 있다. 1개의 급전 혼 안테나를 사용한 반사배열 안테나는 41.8 × 41.8 mm2의 크기로, 26.8 dBi의 이득과 약 5.6도의 반치각 빔폭을 가지고 있다. 4개의 급전 혼 안테나를 사용한 반사배열 모노펄스 추적 시스템은 75 GHz에서 90 GHz까지 정합되어 있으며, 각 안테나 사이의 격리도는 10 dB 이상 확보되어 있다. 또한 전파신호의 추적범위는 5.98도를 가지고 있으며, 추적오차범위는 0.02도임을 확인하였다.
본 연구는 파라볼릭 반사기의 체적을 줄일 수 있는 프린트 리플렉터어레이 안테나 설계에 대한 연구이다. 이를 위해 시뮬레이션과 제작된 도파관 시뮬레이터 측정을 통해 리플렉트어레이 안테나 단일소자의 위상변위 특성을 확인하였다. 그 결과, 10GHz에서 시뮬레이션시 최대 $298^{\circ}$의 위상 변위를 나타내었으며, 제작 측정시 $309^{\circ}$의 평균 위상변위 특성이 나타남을 확인하였다. 또한, 프린트 리플렉트어레이 안테나 이득은 28.3dBi, 3dB 빔폭은 E-plane $5.1^{\circ}$, H-plane $5.2^{\circ}$, 부엽은 E-plane -11.4dB, H-plane -17.6dB를 나타내었다.
This paper presents a new reflectarray antenna capable with 1-bit switchable capability for W-band beamforming network. The proposed antenna has been optimized using two unit-cells with sizes of 1.0 mm and 1.3 mm to form a total number of 193 radiating elements on a square aperture surface of length 30 mm. These radiating elements are spaced 0.5 wavelengths apart and fed by a 15 dBi pyramidal horn antenna as the feed antenna placed 53 mm away from the aperture center. The proposed reflectarray achieves a realized peak gain of 22.52 dBi, a half-power beamwidth of 5.1° in both E- and H-planes at the test frequency of 80 GHz and operates over a wide bandwidth from 74 GHz to 90 GHz.
밀리미터파 대역인 W-대역에서 초고이득 반사배열안테나를 구현하기 위하여 이중 반사판형태 중 주 반사판으로 향하는 전파가 급전부로 되돌아오지 않도록 하여 안테나의 효율 및 이득 특성을 크게 개선한 축이동 그레고리안 안테나를 금속 반사배열안테나 형태로 구현하였다. 금속 반사배열안테나의 경우, 유전체를 이용한 반사배열의 안테나와 달리 기판에 의한 손실이 없으며, 금속가공만으로 제작될 수 있는 제작의 편의성을 갖고 있다. 본 논문에서는 사각형 금속 개구의 배열을 이용하여 50 dBi 이상의 초고이득 축이동 금속 반사배열안테나를 설계하고, 일반적인 기계 가공을 이용하여 안테나를 제작하였으며, 제작된 안테나는 밀리미터파 컴팩트 레인지 안테나 측정시스템을 이용하여 검증하였다.
This paper presents a new dualband shared-aperture microstrip antenna to operate in the S-Band of 2 GHz and X-Band of 8 GHz, for a Low Earth Orbit satellite antenna system. The proposed antenna incorporates two types of patches those are a rectangular loop-shaped for the S-Band and a square patch for the X-Band. Each patch are optimized for its respective operating band with minimal interference. The proposed antenna achieves a bandwidth of 16 MHz in the S-Band and 572 MHz in the X-Band. The highest gain is measured 7.14 dBi at 1.99 GHz and 7.95 dBi at 7.88 GHz. The proposed antenna exhibits half power beamwidths of 85 degree and 80 degree at 1.99 GHz and 7.88 GHz, respectively. The proposed dualband shared-aperture microstrip antenna may be a good candidate for as a feeding system of a dualband reflectarray antenna With its unidirectional radiation pattern from excellent agreement between simulation and measurement results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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