[go: up one dir, main page]

KR100929597B1 - Radiation element for dual polarization using ridge waveguide - Google Patents

Radiation element for dual polarization using ridge waveguide Download PDF

Info

Publication number
KR100929597B1
KR100929597B1 KR1020090025002A KR20090025002A KR100929597B1 KR 100929597 B1 KR100929597 B1 KR 100929597B1 KR 1020090025002 A KR1020090025002 A KR 1020090025002A KR 20090025002 A KR20090025002 A KR 20090025002A KR 100929597 B1 KR100929597 B1 KR 100929597B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
waveguide
input
present
radiation element
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020090025002A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
전종훈
고지환
Original Assignee
삼성탈레스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성탈레스 주식회사 filed Critical 삼성탈레스 주식회사
Priority to KR1020090025002A priority Critical patent/KR100929597B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100929597B1 publication Critical patent/KR100929597B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • H01Q3/2652Self-phasing arrays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/02Waveguide horns
    • H01Q13/0275Ridged horns
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/06Details
    • H01Q9/065Microstrip dipole antennas

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

본 발명은 용마루도파관을 이용하여 이중편파를 발생시키는 능동위상배열 안테나에 적용되는 복사소자에 관한 것이다.The present invention relates to a radiation element applied to an active phased array antenna that generates a double polarized wave using a ridged waveguide.

본 발명은 용마루 도파관을 사용하여 직사각형 도파관의 차단 주파수를 더욱 낮출 수 있으며, 단락 핀을 두어 주파수 대역폭을 확대할 수 있다. 그리고 도파관 내부의 빈 공간에 엷은 기판이 삽입되므로 추가적인 공간이 필요하지 않고 제한된 공간에 독립된 2개의 복사소자를 동시에 구현할 수 있어 공간을 효율적으로 사용할 수 있다. 또한 2개의 입력단자에 대하여 서로 직교하는 편파가 발생되고, 한정된 공간에서 빔 주사 각도의 범위를 크게 하면서 배열 주기를 적게 둘 수 있다. The present invention can further reduce the cutoff frequency of the rectangular waveguide by using the ridged waveguide, and expand the frequency bandwidth by providing a shorting pin. In addition, since a thin substrate is inserted into the empty space inside the waveguide, no additional space is required, and two independent radiating elements can be simultaneously implemented in a limited space, thereby effectively using the space. In addition, polarization orthogonal to each other is generated for the two input terminals, and the arrangement period can be reduced while increasing the range of the beam scanning angle in a limited space.

Description

용마루도파관을 이용한 이중편파용 복사소자{The dual polarization structure of the radiating element using the open ended ridge waveguide}The dual polarization structure of the radiating element using the open ended ridge waveguide}

본 발명은 용마루도파관을 이용하여 이중편파를 발생시키는 능동위상배열 안테나에 적용되는 복사소자에 관한 것이다.The present invention relates to a radiation element applied to an active phased array antenna that generates a double polarized wave using a ridged waveguide.

능동위상배열 안테나 시스템의 구성 요소 중에서 주요한 소자 중의 하나로 복사소자를 들 수 있다. 복사소자의 종류로는 마이크로스트립, 도파관, 및 다이폴등의 매우 다양한 형태가 있지만, 개방된 도파관을 이용하여 복사소자를 만들 경우에는 일반적으로 입력 단자가 한 개이고 하나의 편파를 갖는다. 이러한 형태의 구조로는 이중편파의 기능을 가지면서 가급적 배열 주기를 작게 하기 위한 복사소자의 구현은 매우 힘들다.One of the major components of an active phased array antenna system is a radiating element. There are various types of radiation elements, such as microstrips, waveguides, and dipoles. However, in the case of making radiation elements using open waveguides, there is generally one input terminal and one polarization. With this type of structure, it is very difficult to implement a radiation element to have a double polarization function and to reduce the arrangement period as much as possible.

일반적으로 복사소자는 배열 안테나시스템에 사용되며, 입력 단자 뒷단에는 각각 RF 송수신모듈이 부착되어 신호를 송수신하고 또한 내장된 위상변위기(phase shifter)를 조정하여 배열안테나의 빔을 움직이게 할 수 있다. 이러한 능동배열안테나는 각 복사소자에 입력되는 신호의 위상차에 의해 빔을 움직이게 하는데 이를 빔 주사(beam scan)라 한다. 빔 주사의 각도 범위는 복사소자의 배열 주기와 매우 밀접한 관계가 있다. 배열 주기가 파장에 비해 상당히 크면 그레이팅 로브(grating lobe)가 발생되므로, 설계하고자 하는 요구 빔 주사 각도 범위를 만족시키면서 그레이팅 로브가 생기지 않도록 배열 주기를 설계해야 한다. 배열 주기가 정해지면 공간 내에 복사소자가 설치되도록 복사소자를 설계해야 하는데 일반적으로 공간이 협소하여 복사소자를 설계하는데 있어 기술적 어려움이 있다.In general, a radiating element is used in an array antenna system, and an RF transceiver module is attached to the rear end of an input terminal to transmit and receive a signal, and to adjust a built-in phase shifter to move a beam of the array antenna. This active array antenna moves a beam by the phase difference of a signal input to each radiation element, which is called a beam scan. The angular range of beam scanning is very closely related to the arrangement period of the radiation element. Since the grating lobe is generated when the array period is considerably larger than the wavelength, the array period should be designed so that the grating lobe does not occur while satisfying the required beam scanning angle range to be designed. When the arrangement period is determined, the radiation element should be designed so that the radiation element is installed in the space. In general, there is a technical difficulty in designing the radiation element due to the narrow space.

본 발명은 도파관의 내부 크기에 비해 차단 주파수를 낮출 수 있는 용마루 도파관을 이용한 복사소자 구조를 제시하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to propose a radiation element structure using a ridged waveguide that can lower the cutoff frequency compared to the internal size of the waveguide.

본 발명은 개방된 용마루 도파관(open ended ridge waveguide)을 이용하여 입력 단자 2개에 대하여 각각 직교되는 이중편파(dual polarization)를 갖는 복사소자의 구조이다.The present invention is a structure of a radiation element having dual polarization orthogonal to each of two input terminals using an open ended ridge waveguide.

본 발명의 능동위상배열 안테나용 복사소자는 직사각형 도파관 내부의 상하 도체면의 폭의 중간에 용마루(ridge)가 위치하고, 두 개의 입력포터 중 하나로 입력되는 신호를 상기 도파관의 개방된 출구에서 방사하는 용마루 도파관; 및 상기 용마루 도파관의 내부에 삽입되고, 상하면에 다이폴 안테나가 구현되어 상기 두 개의 입력포터 중 다른 하나로 입력되는 신호를 다이폴에 의해 방사하는 기판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the radiation element for an active phased array antenna of the present invention, a ridge is positioned in the middle of a width of a vertical conductor inside a rectangular waveguide, and a ridge that radiates a signal input to one of two input porters at an open outlet of the waveguide. wave-guide; And a substrate inserted into the ridged waveguide and having a top and bottom dipole antenna configured to radiate a signal input to the other one of the two input ports by the dipole.

본 발명은 복사소자로써 용마루 도파관을 사용하여 직사각형 도파관의 차단 주파수를 더욱 낮출 수 있으므로 도파관의 단면 크기를 적게 만들 수 있는 이점이 있으며, 단락 핀을 두어 주파수 대역폭을 확대할 수 있다. 그리고 도파관 내부의 빈 공간에 엷은 기판이 삽입되므로 추가적인 공간이 필요하지 않고 제한된 공간에 독립된 2개의 복사소자를 동시에 구현할 수 있어 공간을 효율적으로 사용할 수 있 다. According to the present invention, the cutoff frequency of the rectangular waveguide can be further reduced by using the ridged waveguide as a radiation element, and thus, the cross-sectional size of the waveguide can be reduced. In addition, since a thin substrate is inserted into the empty space inside the waveguide, additional space is not required and two independent radiating elements can be simultaneously implemented in a limited space, thereby effectively using the space.

또한 본 발명의 복사소자에 의해 2개의 입력단자에 대하여 서로 직교하는 편파가 발생되고, 한정된 공간에서 빔 주사 각도의 범위를 크게 하면서 배열 주기를 적게 둘 수 있다. 더불어 복사소자의 구조도 매우 단순하여 쉽게 대량 제작할 수 있다.In addition, by the radiation element of the present invention, polarizations orthogonal to each other are generated with respect to two input terminals, and the arrangement period can be reduced while increasing the range of the beam scanning angle in a limited space. In addition, the structure of the radiation element is also very simple and can be mass produced easily.

본 발명은 개방된 용마루 도파관에 다이폴 안테나를 구현한 인쇄기판이 삽입된 형태의 복사소자에 관한 것이다. 본 발명의 복사소자는 2개의 입력포터를 가지며 각각 직교되는 수직과 수평의 이중편파를 발생시킨다. 본 발명에서는 용마루 도파관을 사용하여 도파관 단면 크기를 보다 작게 만들 수 있고, 도파관 내부에 엷은 기판이 삽입되어 있는 구조로 정교한 복사소자를 설계할 수 있다. The present invention relates to a radiation element of a type in which a printed circuit board having a dipole antenna is inserted into an open ridge waveguide. The radiation device of the present invention has two input ports and generates vertically and horizontally double polarized waves that are orthogonal to each other. In the present invention, it is possible to make the waveguide cross-sectional size smaller by using the ridged waveguide, and to design an elaborate radiation device having a structure in which a thin substrate is inserted into the waveguide.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 복사소자의 구조에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the structure of the radiation element according to the present invention.

도 1은 본 발명의 복사소자가 적용된 능동배열 안테나를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an active array antenna to which the radiation device of the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 본 발명의 능동배열 안테나(100)는 두 개의 입력포터(V, H) 및 배열주기(dx, dy)에 따라 배열된 다수의 복사소자(105)를 포함한다. 입력포터(V) 및 입력포터(H)에 각각 입력된 신호는 복사소자에 의해 각각 수직편파(V)와 수평편파(H)를 발생한다. Referring to FIG. 1, the active array antenna 100 of the present invention includes a plurality of radiation elements 105 arranged according to two input ports V and H and an array period dx and dy. The signals input to the input porter V and the input porter H, respectively, generate vertical polarization V and horizontal polarization H by the radiation elements.

능동배열 안테나에서 이중편파용이고, 빔 주사 각도도 크고 또한 비교적 넓은 주파수 대역폭을 갖게 배열 안테나를 설계하려면 복사소자에 사용되는 도파관 내부 크기를 작게 하는 것이다. 일반적으로 도파관의 내부 크기와 차단 주파수 간의 관계를 보면 도파관의 내부 크기가 크면 차단 주파수는 낮아지고 반대로 도파관의 내부 크기가 적어지면 차단 주파수는 높아지는 특성이 있다. 그레이팅 로브없이 빔 주사의 각도를 크게 하려면 배열 주기를 반 파장 정도로 두는 것이 가장 바람직하지만 이렇게 적은 크기로 도파관을 설계하면 차단 주파수가 높아져서 원하는 동작 주파수에서는 전자파가 도파관 내를 원활히 진행할 수 없게 되는 문제점이 있다. 또한 기존 용마루 도파관을 사용하는 경우 도파관의 내부 크기인 도파관의 폭은 차단 주파수에 매우 밀접하지만 도파관 높이는 비교적 낮으므로 도파관 높이는 매우 작게 둘 수 있다. 그러나 이러한 높이가 낮은 개방된 용마루 도파관 구조는 자유공간으로 전파가 방사될 때 잘 방사되지 않는 문제점이 있다. 이와 더불어 하나의 개방된 도파관에 각각의 편파를 갖는 두 개의 입력단자를 부착하고 동시에 직교되는 전파가 효율적으로 방사시켜야 하는 기술적인 문제점도 있다.To design an array antenna having dual polarization in an active array antenna, a large beam scanning angle, and a relatively wide frequency bandwidth, the size of the inside of the waveguide used in the radiating element is reduced. In general, the relationship between the internal size of the waveguide and the cutoff frequency is characterized by the fact that the larger the internal size of the waveguide, the lower the cutoff frequency. In order to increase the angle of beam scanning without the grating lobe, it is most preferable to set the array period to about half wavelength. However, if the waveguide is designed with such a small size, the cutoff frequency is high, and the electromagnetic waves cannot progress smoothly in the waveguide at the desired operating frequency. . In addition, in the case of using the existing ridge waveguide, the width of the waveguide, which is the inner size of the waveguide, is very close to the cutoff frequency, but the waveguide height is relatively low, so the waveguide height may be very small. However, such a low open ridge waveguide structure has a problem that it is difficult to radiate when radio waves are radiated into free space. In addition, there is a technical problem that two input terminals having respective polarizations are attached to one open waveguide, and at the same time, the orthogonal radio waves must radiate efficiently.

도 2는 본 발명에 따른 복사소자 구조의 일 예를 도시한 도면이다. 2 is a view showing an example of a radiation device structure according to the present invention.

도 2를 참조하면, 복사소자(200)는 개방된 용마루 도파관(210)에 다이폴 안테나가 인쇄된 기판(250)이 삽입된 형태이다. 기판(250)은 용마루 도파관(210) 높이의 중간 지점에 삽입되고 신호가 입출력되는 두 개의 단자인 입력포터(V)와 입력포터(H)는 SMA(SubMiniature A) 커넥터로 연결될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 도파관(210)의 길이는 기판(250)의 길이보다 짧다. Referring to FIG. 2, the radiation device 200 has a shape in which a substrate 250 having a dipole antenna is printed is inserted into an open ridge waveguide 210. The board 250 may be inserted into an intermediate point of the ridged waveguide 210, and two input ports V and input ports H, to which signals are input and output, may be connected to a SubMiniature A (SMA) connector. It doesn't work. The length of the waveguide 210 is shorter than the length of the substrate 250.

도 2에서 입력포터(V)로 들어간 신호는 길이가 매우 짧은 마이크로스트립 선로를 거쳐 도파관(210) 내의 윗면과 아래면에 단락된 다이폴에 의해 전자파로 여기 되고 도파관(210)을 통과한 후 개방된 부분에서 자유공간으로 방사된다. 이때 전파는 도 1에 도시된 수직 편파(V)가 된다. In FIG. 2, the signal entering the input port V is excited by electromagnetic waves by a short circuit in the upper and lower surfaces of the waveguide 210 via a very short microstrip line, and is opened after passing through the waveguide 210. Radiates from the part into free space. At this time, the radio wave is a vertical polarization (V) shown in FIG.

또한 입력포터(H)로 들어간 신호는 길이가 긴 마이크로스트립 선로를 거쳐 평행판 선로를 통과한 후 마지막으로 기판 끝 부분에 위치한 다이폴에 의해 자유공간으로 방사된다. 이때 전파는 도 1에 도시된 수평 편파(H)가 된다. In addition, the signal entering the input porter H is passed through a parallel plate line through a long microstrip line and finally radiated into free space by a dipole located at the end of the substrate. At this time, the radio wave becomes the horizontal polarization (H) shown in FIG.

반대로 전파를 수신하는 경우에는 전술한 신호 전달 방향과 반대 방향으로 전파가 전달된 후 입력포터(V)와 입력포터(H)에서 각각 출력된다. On the contrary, when the radio wave is received, the radio wave is transmitted in a direction opposite to the signal transmission direction described above, and then output from the input porter V and the input porter H, respectively.

이와 같이 본 발명의 복사소자는 편파를 달리하는 복사소자가 함께 공존하는 형태이므로 상호결합이 있지만 매우 미약하므로 각 복사소자는 거의 독립적으로 동작된다.As described above, since the radiation elements of the present invention coexist with radiation elements having different polarizations, they are mutually coupled but are very weak, and thus each radiation element operates almost independently.

도 3a는 도 2의 복사소자를 구성하는 용마루 도파관의 일 예를 나타내는 입체도 및 세부 설계도이다. FIG. 3A is a stereoscopic view and a detailed design diagram illustrating an example of a ridge waveguide constituting the radiation device of FIG. 2.

도 3a를 참조하면, 용마루 도파관(210)은 입력포터V(212), 입력포터H(213), 다이폴(214), 단락 핀(215), 용마루(216)를 구비한다. 본 발명의 개방된 용마루 도파관은 수직 편파를 발생시키는데 이용된다. Referring to FIG. 3A, the ridge waveguide 210 includes an input porter V 212, an input porter H 213, a dipole 214, a shorting pin 215, and a ridge 216. The open ridge waveguide of the present invention is used to generate vertical polarization.

도 3b 내지 도 3e는 도 3a의 용마루 도파관의 세부 설계도로서, 도 3b는 도 3a의 aa'를 따라 자른 단면도이고, 도 3c는 정면도, 도 3d는 다이폴과 단락 핀을 포함한 단면도이고, 도 3e는 입력포터 방향에서 본 측면도이다.3B to 3E are detailed design views of the ridged waveguide of FIG. 3A, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along aa ′ of FIG. 3A, FIG. 3C is a front view, and FIG. 3D is a cross-sectional view including a dipole and a shorting pin, and FIG. 3E. Is a side view of the input porter.

도 3b 내지 도 3e를 참조하면, 도파관 내부의 단면 크기는 폭과 높이로 표시된다. 도파관 폭(WGX)은 배열 주기와 도파관의 도체 두께를 고려하여 결정되며, 도 파관 높이(WGY)는 폭에 비해 여유가 있으며 도파관 내부가 공진기 역할이 가능하도록 좀 작게 결정된다. 3B to 3E, the cross-sectional size inside the waveguide is represented by the width and height. The waveguide width (WGX) is determined in consideration of the arrangement period and the conductor thickness of the waveguide. The waveguide height (WGY) is determined to be smaller than the width and to be smaller than the inside of the waveguide.

도파관 내부의 위, 아래 도체면의 폭의 중간에 위치하고 있는 용마루(216)는 폭과 높이로 표시된다. 용마루의 폭(GGX)과 높이(GGY)는 위/아래 용마루 사이의 간격이 작을수록 그리고 용마루 폭(GGX)이 넓을수록 도파관의 차단 주파수를 낮아지게 하는 역할을 하므로 설계하고자 하는 동작주파수 범위를 고려하여 결정해야 한다. The ridge 216 located in the middle of the width of the upper and lower conductor surfaces inside the waveguide is represented by the width and height. Since the width (GGX) and height (GGY) of the ridge are smaller as the gap between the top / bottom ridge and the ridge width (GGX) is wider, the cutoff frequency of the waveguide is lowered. Therefore, the operating frequency range to be designed is considered. Must be decided.

도파관에서 입력포터 측에 전자파를 여기시키는 다이폴(214)이 있고 반대편의 개방된 출구 근처에 단락 핀(shorting pin)(215)이 형성된다. 소정 간격을 두고 나란히 배열된 다이폴(214)과 단락 핀(215)은 용마루(216)로부터 이격되어 위치한다. 단락 핀이 없는 경우에는 도파관의 길이(WZZ)에 의해 공진이 한번 발생하고 주파수 대역폭이 비교적 좁게 나타나는 단점이 있다. 따라서 동작 주파수 범위가 큰 경우, 즉 주파수 대역폭을 확대하기 위해서는 다이폴 외에 추가적으로 단락 핀을 두어 이중 공진을 시킴으로써 요구 주파수 범위를 만족시킬 수 있다. 이와 같은 현상은 입력포터(V)에서 반사 손실(Return Loss)을 계산한 결과인 도 5를 참조하면 이중 공진을 확인할 수 있다. In the waveguide there is a dipole 214 that excites electromagnetic waves on the input port side and a shorting pin 215 is formed near the opposite open exit. The dipoles 214 and the shorting pins 215 arranged side by side at a predetermined interval are positioned apart from the ridge 216. In the absence of a shorting pin, the resonance occurs once due to the waveguide length WZZ and the frequency bandwidth is relatively narrow. Therefore, if the operating frequency range is large, that is, in order to increase the frequency bandwidth, a short resonance pin may be additionally provided in addition to the dipole to satisfy the required frequency range. Such a phenomenon can be confirmed by referring to FIG. 5, which is a result of calculating the return loss from the input porter V. FIG.

입력포터V(212)와 입력포터H(213)는 SMA 커넥터로 연결되며, 기판의 안테나 구조에 따라 위치가 결정되고, 입력포터V(212)에서 도파관의 길이 방향으로의 연장선 상에 다이폴(214)과 단락 핀(215)이 차례로 위치된다. The input porter V 212 and the input porter H 213 are connected by an SMA connector, and are positioned according to the antenna structure of the substrate, and the dipoles 214 on an extension line in the longitudinal direction of the waveguide in the input porter V 212. ) And the shorting pin 215 are in turn.

도 4a는 도 2의 복사소자를 구성하는 기판의 일 예를 도시한 입체도이다. 4A is a three-dimensional view illustrating an example of a substrate configuring the radiation device of FIG. 2.

도 4a를 참조하면, 기판(250)은 입력포터V(212)에 연결되는 짧은 마이크로스트립 선로(251), 입력포터H(213)에 연결되는 긴 마이크로스트립 선로(252), 평행판 선로(253) 및 다이폴(254)을 구비하는 다이폴 안테나가 설계된다.Referring to FIG. 4A, the substrate 250 includes a short microstrip line 251 connected to the input porter V 212, a long microstrip line 252 connected to the input porter H 213, and a parallel plate line 253. And a dipole antenna having a dipole 254 is designed.

도 4b 및 도 4c는 각각 기판의 앞면과 뒷면의 설계도이다. 4B and 4C are schematic views of the front and rear surfaces of the substrate, respectively.

도 4b 및 도 4c를 참조하면, 마이크로스트립 선로(251) 길이는 도파관(210)의 입력포터V(212)에서 다이폴(214)까지의 위치에 대응하며, 마이크로스트립 선로(252)는 도파관(210)의 길이(WZZ)보다 연장된 길이를 갖고 평행판 선로(253)와 결합한다. 마이크로스트립 선로(252)에서 평행판 선로(253)로 변환되는 부분은 서로 다른 특성 임피던스가 연결되므로 임피던스 정합이 잘 이루어지도록 마이크로스트립(252)은 단일 폭을 갖는 단일 스텝 구조로 형성되고, 접지면은 천천히 변화하도록 폭이 좁아지는 다단 구조에 의해 경사지게 형성된다.4B and 4C, the length of the microstrip line 251 corresponds to the position from the input porter V 212 to the dipole 214 of the waveguide 210, and the microstrip line 252 is the waveguide 210. Coupling with the parallel plate line 253 having a length extending than the length (WZZ) of). Since the microstrip line 252 is converted into the parallel plate line 253, different characteristic impedances are connected to each other, the microstrip 252 is formed in a single step structure having a single width so that impedance matching is well performed. Is inclined by a multi-stage structure that narrows to change slowly.

도 5 내지 도 8은 소정 동작 주파수 범위에서 본 발명의 복사소자에 대한 성능을 도시한 도면이다. 5 to 8 illustrate the performance of the radiation device of the present invention in a predetermined operating frequency range.

도 5는 입력포터(V)에 대한 반사손실의 계산 결과로서, 동작 주파수 범위( 본 실시예에서는 약 8.3 내지 10.3 GHz의 범위) 내에서 두 번의 공진이 있으며, 반사손실이 낮아 요구 주파수 범위를 만족시키고 있음을 볼 수 있다. 도파관의 길이, 단락 핀의 위치 그리고 도파관 내에서 파를 여기시키는 다이폴의 위치에 따라 공진 주파수가 달라질 수 있다. 5 is a result of calculating the return loss for the input porter V. There are two resonances within the operating frequency range (in this embodiment, about 8.3 to 10.3 GHz), and the return loss is low to satisfy the required frequency range. It can be seen that. The resonant frequency can vary depending on the length of the waveguide, the location of the shorting pin, and the position of the dipole to excite the wave within the waveguide.

도 6은 입력포터(H)에 대한 반사손실의 계산 결과로서, 일반적인 다이폴 안테나의 특성과 비슷하게 한 번의 공진이 있으며, 약 8.3 GHz 이상에서 반사손실이 낮아 요구 주파수 범위를 충분히 만족하고 있음을 볼 수 있다.FIG. 6 shows a result of calculating the return loss of the input porter H. Similarly to the characteristics of a general dipole antenna, there is a single resonance, and the reflection loss is low at about 8.3 GHz or more to sufficiently satisfy the required frequency range. have.

도 7은 입력포터(V)로 들어가서 개방된 도파관에서 자유공간으로 방사되는 방사 패턴이고, 도 8은 입력포터(H)로 평면 기판에 인쇄된 다이폴에 의해 방사되는 방사 패턴으로 일반적인 다이폴 안테나와 비슷한 특성을 보여주고 있다. 도 7 및 도 8로부터 본 발명의 복사소자에 의해 각 편파 특성의 저하없는 방사패턴을 나타냄을 알 수 있다. 7 is a radiation pattern radiated into the free space from the open waveguide by entering the input porter (V), and FIG. 8 is a radiation pattern radiated by a dipole printed on a flat substrate with the input porter (H), similar to a general dipole antenna. It is showing its characteristics. It can be seen from FIG. 7 and FIG. 8 that the radiation element of the present invention exhibits a radiation pattern without deterioration of each polarization characteristic.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

도 1은 본 발명의 복사소자가 적용된 능동배열 안테나를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an active array antenna to which the radiation device of the present invention is applied.

도 2는 본 발명에 따른 복사소자 구조의 일 예를 도시한 도면이다. 2 is a view showing an example of a radiation device structure according to the present invention.

도 3a 내지 도 3e는 도 2의 복사소자를 구성하는 용마루 도파관의 일 예를 나타내는 입체도 및 세부 설계도이다. 3A to 3E are three-dimensional and detailed design diagrams illustrating an example of a ridge waveguide constituting the radiation device of FIG. 2.

도 4a 내지 도 4c는 도 2의 복사소자를 구성하는 기판의 일 예를 도시한 입체도 및 앞면과 뒷면의 설계도이다. 4A to 4C are three-dimensional views showing an example of a substrate constituting the radiation device of FIG.

도 5 내지 도 8은 동작 주파수 범위 내에서 본 발명의 복사소자에 대한 계산 결과 성능을 도시한 도면이다. 5 to 8 show the calculation result performance for the radiation element of the present invention within the operating frequency range.

Claims (4)

직사각형 도파관 내부의 상하 도체면의 폭의 중간에 용마루(ridge)가 위치하고, 두 개의 입력포터 중 하나로 입력되는 신호를 상기 도파관의 개방된 출구에서 방사하는 용마루 도파관; 및A ridged waveguide positioned in the middle of a width of the upper and lower conductor surfaces inside the rectangular waveguide, and radiating a signal input to one of two input porters at an open outlet of the waveguide; And 상기 용마루 도파관의 내부에 삽입되고, 하나의 다이폴 안테나가 형성되어 상기 두 개의 입력포터 중 다른 하나로 입력되는 신호를 다이폴에 의해 방사하는 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동위상배열 안테나용 복사소자.And a substrate inserted into the ridged waveguide and having one dipole antenna formed thereon to radiate a signal input to the other one of the two input ports by a dipole. 2. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 용마루 도파관은, 동작 주파수 범위를 확대시키기 위해 상기 도파관 내부의 상하 도체면에 수직으로 위치하는 단락 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동위상배열 안테나용 복사소자.The ridged waveguide includes a shorting pin positioned vertically to the upper and lower conductor surfaces inside the waveguide in order to extend an operating frequency range. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 마이크로스트립 선로와 평행판 선로가 형성되고, 상기 마이크로스트립 선로는 단일 스텝 구조이고, 상기 마이크로스트립 선로에서 평행판 선로로 변환되는 접지면은 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 능동위상배열 안테나용 복사소자. The substrate has a microstrip line and a parallel plate line, the microstrip line has a single step structure, the ground plane is converted to the parallel plate line in the microstrip line is formed for the active phased array antenna Radiation elements. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용마루 도파관에서 방사하는 전자파에 의해 수직편파가 발생하고, 상기 기판에서 방사하는 전자파에 의해 수평편파가 발생하는 것을 특징으로 하는 능동위상배열 안테나용 복사소자. The vertical polarization is generated by the electromagnetic wave radiated from the ridge waveguide, and the horizontal polarization is generated by the electromagnetic wave radiated from the substrate.
KR1020090025002A 2009-03-24 2009-03-24 Radiation element for dual polarization using ridge waveguide Expired - Fee Related KR100929597B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090025002A KR100929597B1 (en) 2009-03-24 2009-03-24 Radiation element for dual polarization using ridge waveguide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090025002A KR100929597B1 (en) 2009-03-24 2009-03-24 Radiation element for dual polarization using ridge waveguide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100929597B1 true KR100929597B1 (en) 2009-12-03

Family

ID=41683781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090025002A Expired - Fee Related KR100929597B1 (en) 2009-03-24 2009-03-24 Radiation element for dual polarization using ridge waveguide

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100929597B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102931498A (en) * 2012-11-26 2013-02-13 江苏联海通信技术有限公司 WIPI (Wireless Internet Platform For Interoperability) directional bipolarization antenna
CN113140916A (en) * 2021-04-06 2021-07-20 浙江大学 Multilayer ridge waveguide antenna feed structure
CN116742362A (en) * 2023-08-16 2023-09-12 南京纳特通信电子有限公司 Broadband high-power capacity dual-polarized antenna array
CN117712715A (en) * 2024-02-04 2024-03-15 南京纳特通信电子有限公司 Broadband dual-polarized antenna array applied to K-band field intensity generation system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0758538A (en) * 1993-08-20 1995-03-03 Fujitsu General Ltd Primary radiator
US5488380A (en) 1991-05-24 1996-01-30 The Boeing Company Packaging architecture for phased arrays
KR200171342Y1 (en) 1999-09-16 2000-03-15 엘지정보통신주식회사 A dual polarization antenna of waveguide structure
WO2003098168A1 (en) 2002-05-16 2003-11-27 Vega Grieshaber Kg Planar antenna and antenna system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5488380A (en) 1991-05-24 1996-01-30 The Boeing Company Packaging architecture for phased arrays
JPH0758538A (en) * 1993-08-20 1995-03-03 Fujitsu General Ltd Primary radiator
KR200171342Y1 (en) 1999-09-16 2000-03-15 엘지정보통신주식회사 A dual polarization antenna of waveguide structure
WO2003098168A1 (en) 2002-05-16 2003-11-27 Vega Grieshaber Kg Planar antenna and antenna system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102931498A (en) * 2012-11-26 2013-02-13 江苏联海通信技术有限公司 WIPI (Wireless Internet Platform For Interoperability) directional bipolarization antenna
CN113140916A (en) * 2021-04-06 2021-07-20 浙江大学 Multilayer ridge waveguide antenna feed structure
CN113140916B (en) * 2021-04-06 2022-07-05 浙江大学 A multilayer ridged waveguide antenna feed structure
CN116742362A (en) * 2023-08-16 2023-09-12 南京纳特通信电子有限公司 Broadband high-power capacity dual-polarized antenna array
CN116742362B (en) * 2023-08-16 2023-10-13 南京纳特通信电子有限公司 Broadband high-power capacity dual-polarized antenna array
CN117712715A (en) * 2024-02-04 2024-03-15 南京纳特通信电子有限公司 Broadband dual-polarized antenna array applied to K-band field intensity generation system
CN117712715B (en) * 2024-02-04 2024-04-26 南京纳特通信电子有限公司 Broadband dual-polarized antenna array applied to K-band field intensity generation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11329387B2 (en) Single and dual polarized dual-resonant cavity backed slot antenna (D-CBSA) elements
US20220255240A1 (en) Antenna module and electronic device
US11837787B2 (en) High frequency filter and phased array antenna comprising such a high frequency filter
US7642979B2 (en) Wave-guide-notch antenna
US9099787B2 (en) Microwave antenna including an antenna array including a plurality of antenna elements
US6052087A (en) Antenna device and radar module
US7728772B2 (en) Phased array systems and phased array front-end devices
US7183883B2 (en) RF circuit component and RF circuit
US5940036A (en) Broadband circularly polarized dielectric resonator antenna
US12021310B2 (en) Dual-band dual-polarized antenna radiation device
US10243279B2 (en) Slot antenna with radiator element
CN112889183B (en) Beam steering antenna structure and electronic device comprising said structure
JP2001320228A (en) Dielectric leakage wave antenna
JP2017098782A (en) Antenna element
KR100929597B1 (en) Radiation element for dual polarization using ridge waveguide
CN112534647B (en) Broadband antenna with polarization-dependent output
CN110247167B (en) Millimeter wave plane quasi-yagi antenna unit, array antenna and phased array antenna
Afshani et al. Dual-polarized patch antenna excited concurrently by a dual-mode substrate integrated waveguide
JPH09502587A (en) Continuous transverse stub element device and manufacturing method thereof
US6426726B1 (en) Polarized phased array antenna
US20130120088A1 (en) Metal waveguide to laminated waveguide transition apparatus and methods thereof
US7859482B1 (en) Frequency selective surface waveguide switch
US10651524B2 (en) Planar orthomode transducer
CN114128041B (en) Dual polarized antenna elements and antenna arrays
CN115693117A (en) Polarization diversity antenna based on SIW loudspeaker and EBG loading element antenna

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

A302 Request for accelerated examination
PA0302 Request for accelerated examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D17-exm-PA0302

St.27 status event code: A-1-2-D10-D16-exm-PA0302

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121030

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131029

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141028

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 6

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

P14-X000 Amendment of ip right document requested

St.27 status event code: A-5-5-P10-P14-nap-X000

P16-X000 Ip right document amended

St.27 status event code: A-5-5-P10-P16-nap-X000

Q16-X000 A copy of ip right certificate issued

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q16-nap-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151026

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 7

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 8

P14-X000 Amendment of ip right document requested

St.27 status event code: A-5-5-P10-P14-nap-X000

P16-X000 Ip right document amended

St.27 status event code: A-5-5-P10-P16-nap-X000

Q16-X000 A copy of ip right certificate issued

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q16-nap-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171101

Year of fee payment: 9

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181029

Year of fee payment: 10

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 10

L13-X000 Limitation or reissue of ip right requested

St.27 status event code: A-2-3-L10-L13-lim-X000

U15-X000 Partial renewal or maintenance fee paid modifying the ip right scope

St.27 status event code: A-4-4-U10-U15-oth-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 11

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

P14-X000 Amendment of ip right document requested

St.27 status event code: A-5-5-P10-P14-nap-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 12

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20211126

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20211126

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000