JP2016518797A

JP2016518797A - アンテナ装置及びその製造方法

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Publication number: JP2016518797A
Application number: JP2016513857A
Authority: JP
Inventors: カンウクキム; ウンカン
Original assignee: クヮンジュ・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: WO2014185617A1; KR20140134394A; JP6140368B2; KR101471931B1; US10020588B2; US20160087341A1

Abstract

本発明の一実施形態によるアンテナ装置は、接地用導体に形成され、接地機能を行う接地板と、特定の幅と長さで形成され、前記接地板の上部に位置するスロットとを含み、前記スロットは、給電のための信号が印加される給電部と、前記給電部から所定間隔をもって離れて、前記スロットの幅を横切る方向に位置する複数のチップ抵抗とを含む。したがって、本発明は、レーダーによって放射された電磁気信号のうち目標物以外の地点から反射して戻った反射信号を効果的に遮断することによって、レーダーシステムの性能を円滑に行うことができるアンテナ装置及びその製造方法を提供する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、アンテナ装置及びその製造方法に関する。

レーダー（ｒａｄｉｏｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｒａｎｇｉｎｇ：ＲＡＤＡＲ）は、電磁気信号を放射し、目標物で反射した信号を利用して目標物の存在を探知するものである。レーダーに使用される電波は、波長３０ｃｍ以下のマイクロ波が使用される。レーダーにおいて波長３０ｃｍ以下のマイクロ波が使用される理由は、波長が短いほど、直線性、志向性、感度などが良好になるからである。

このようなレーダーに使用されるアンテナは、ビバルディアンテナ、対数周期アンテナ、インパルス放射アンテナ、ＴＥＭ（ＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ）ホーン（ｈｏｒｎ）アンテナ、抵抗性ダイポールなどがある。レーダーに使用されるアンテナは、共通的な特徴を持っている。レーダーに使用されるアンテナは、低い中心周波数を有し、媒質に対する優れた透過性能を有することができ、広い帯域幅で動作し、高解像度の映像を得ることができる。

このようなアンテナのうち抵抗性ダイポールは、体積が小さくて、高密度配列化が可能な長所を有すると同時に、時間領域で歪みが少ない超広帯域信号を放射することができる長所を有し、レーダーに活発に使用されてきたが、後方放射及び受信可能性は、持続的に問題視されている。

アンテナ装置の後方には、通常、システムハードウェアまたは運用者などが存在するようになり、レーダーによって放射された電磁気信号のうち、これらによる反射信号がクラッターとして作用し、レーダーシステムの性能を制限するようになる。このような問題を克服するために、アンテナ装置の後方に金属反射板またはマイクロウェーブ吸収体を設置した。

しかし、金属反射板は、レーダーによって放射された電磁気信号のうち目標物から反射して戻った信号の波形を変化させるか、アンテナ特性を変化させ、マイクロウェーブ吸収体は、体積が大きくて、システム具現上の問題として作用することができる。

本発明は、レーダーによって放射された電磁気信号のうち目標物以外の地点から反射して戻った反射信号を効果的に遮断することによって、システムの性能を円滑にすることができるアンテナ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、スロットに設けられる複数のチップ抵抗によって信号のパワーが弱くなって、時間の経過につれて給電部を除いたアンテナ内部での反射信号が消えるため、センシング用に適した時間領域特性を有するアンテナ装置及びその製造方法を提供することを他の目的とする。

本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されない他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されることができる。

本発明の実施形態によるアンテナ装置は、接地用導体に形成され、接地機能を行う接地板と、特定の幅と長さで形成され、前記接地板の上部に位置するスロットとを含み、前記スロットは、給電のための信号が印加される給電部と、前記給電部から所定間隔をもって離れて、前記スロットの幅を横切る方向に位置する複数のチップ抵抗とを含む。

一実施形態において、前記複数のチップ抵抗各々は、前記スロットの位置によって決定された抵抗値、既定の抵抗値及び前記アンテナ装置の配列構造によって決定された抵抗値のうちいずれか１つの抵抗値を有することができる。

一実施形態において、前記所定間隔は、前記アンテナ装置の仕様による共振周波数によって決定されることができる。

一実施形態において、前記所定間隔は、前記給電部と前記複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数と、前記アンテナ装置の仕様による共振周波数との比較結果によって決定されることができる。

一実施形態において、前記所定間隔は、前記給電部と前記複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数と前記アンテナ装置の仕様による共振周波数とを比較し、前記共振周波数より大きいように設定されることができる。

一実施形態において、前記複数のチップ抵抗各々は、前記給電部に給電のための信号が印加されれば、前記信号のパワーを消耗させることができる。

一実施形態において、前記接地板は、前記アンテナ装置の仕様による吸収率及び吸収損失率を有することができる。

本発明の実施形態によるアンテナ装置の製造方法は、接地用導体で形成され、接地機能を行う接地板を形成する段階と、特定の幅と長さで形成されたスロットを前記接地板の上部に形成する段階とを含み、前記スロットは、給電のための信号が印加される給電部と、前記給電部から所定間隔をもって離れて、前記スロットの幅を横切る方向に位置する複数のチップ抵抗とを含む。

一実施形態において、前記アンテナ装置の製造方法は、前記アンテナ装置の仕様による共振周波数によって所定間隔をもって離隔させて、複数のチップ抵抗をそれぞれ形成する段階を含むことができる。

一実施形態において、前記アンテナ装置の製造方法は、前記給電部と前記複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数と前記アンテナ装置の仕様による共振周波数との比較結果によって所定間隔をもって離隔させて、複数のチップ抵抗をそれぞれ形成することができる。

一実施形態において、前記アンテナ装置の製造方法は、前記給電部と前記複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数が前記アンテナ装置の仕様による共振周波数より大きいように所定間隔をもって離隔させて、複数のチップ抵抗をそれぞれ形成する段階を含むことができる。

本発明の利点及び／または特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現され、ただ本実施形態は、本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によって定義されるだけである。明細書全体にわたって同一参照符号は、同一構成要素を指称する。

本発明によれば、レーダーによって放射された電磁気信号のうち目標物以外の地点から反射して戻った反射信号を効果的に遮断することによって、レーダーシステムの性能を円滑にすることができる。

本発明によれば、スロットにある複数のチップ抵抗によって信号のパワーが弱くなって、時間の経過につれて給電部での反射信号を除いてアンテナ内部での反射信号が存在しないため、センシング用に適した時間領域特性を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態によるアンテナ装置を説明する図である。図２は、図１のスロットの内部構造を説明する図である。図３は、図１のアンテナ装置とダイポールアンテナの相補的関係を示すグラフである。図４は、図１のアンテナ装置と共振モードで動作する一般的なアンテナ装置の時間による放射量変化を示す図である。図５は、図１のアンテナ装置と共振モードで動作する一般的なアンテナ装置の時間による放射量変化を示す図である。図６は、図１のアンテナ装置の時間領域放射信号を示すグラフである。図７は、図１のアンテナ装置の時間領域放射信号を示すグラフである。図８は、本発明によるアンテナ装置の製造方法の一実施形態を説明するための流れ図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるアンテナ装置を説明する図であり、図２は、図１のスロットの内部構造を説明する図である。

図１及び図２を参照すれば、アンテナ装置１００は、任意の誘電率（ＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｓｔａｎｔ）と厚さを有する接地板１０１と、電磁場（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｎｄＭａｇｎｅｔｉｃＦｉｅｌｄ）の放射（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）のために、中心周波数波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λ）の１／２の長さを有するスロット１０２とを含む。

接地板１０１は、接地用導体で形成され、接地機能を行う。このような接地板１０１は、アンテナ装置１００の仕様による吸収率及び吸収損失率を有することができる。これによって、接地板１０１は、レーダーによって放射された電磁気信号のうち目標物以外の地点から反射して戻った反射信号を効果的に遮断することによって、システムの性能を円滑にすることができる。

接地板１０１は、スロット１０２に電磁場エネルギーの給電のための給電線（図示せず）を含むことができる。

スロット１０２は、特定の幅と長さで形成され、接地板１０１の上部に位置し、抵抗成分によってロードされる。一実施形態において、スロット１０２は、幅が狭いかまたは広い四角形の形態であるか、円形などで具現されることができる。

スロット１０２は、複数のチップ抵抗１２２及び給電部１１２を含むことができる。

給電部１１２は、特定パルスの信号を印加され得る。一実施形態において、給電部１１２は、短いパルスの信号を印加され得る。

給電部１１２は、接地板１０１の給電線を介してスロット１０２の給電のための信号が印加されれば、スロットアームの両端の部分に移動するようになり、アンテナ装置１００は、信号を目標物に放射し、目標物から反射した信号を利用して目標物の存在を把握する。

給電部１１２に印加された信号のパワーは、複数のチップ抵抗１２２によって消耗され、時間の経過につれてスロット１０２のアームの両端の部分で信号のパワーが弱くなって、アンテナ内部での反射信号が消える。

複数のチップ抵抗１２２各々は、給電部１１２から所定間隔をもって離れて、スロット１０２の幅を横切る方向に位置することができる。

一実施形態において、複数のチップ抵抗１２２各々は、給電部１１２と複数のチップ抵抗１２２との間で発生する共振周波数とアンテナ装置１００の仕様による共振周波数との比較結果によって給電部１１２から所定間隔をもって離隔して位置することができる。一実施形態において、複数のチップ抵抗１２２各々は、給電部１１２と複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数がアンテナ装置１００の仕様による共振周波数より大きいように、所定間隔をもって離隔して位置することができる。

複数のチップ抵抗１２２各々は、互いに異なる抵抗値を有することができる。

一実施形態において、複数のチップ抵抗１２２各々は、スロットの位置によって異なる抵抗値を有することができる。他の一実施形態において、複数のチップ抵抗１２２各々は、既定の抵抗値を有することができる。また、他の一実施形態において、複数のチップ抵抗１２２各々は、アンテナ装置の配列構造によって互いに異なる抵抗値を有することができる。

複数のチップ抵抗１２２各々は、給電部１１２に印加された信号のパワーを消耗させて、信号のパワーを弱くする。

図３は、図１のアンテナ装置とダイポールアンテナの相補的関係を示すグラフである。

図３を参照すれば、本発明によるアンテナ装置１００の入力インピーダンスと一般的な抵抗性ダイポールアンテナの入力インピーダンスの演算が相補的関係を有することを示すグラフである。グラフのＸ軸は、周波数を示し、Ｙ軸は、インピーダンスを示す。

参照番号３１０は、抵抗性ダイポールアンテナの入力インピーダンスを示し、参照番号３２０は、本発明によるアンテナ装置１００の入力インピーダンスを示し、参照番号３３０は、下記の数式１及び数式２によって算出されたＢｏｏｋｅｒ'ｓｒｅｌａｔｉｏｎを示し、参照番号３４０は、下記の数式１及び数式２によって算出された抵抗性ダイポールアンテナの入力インピーダンスと本発明によるアンテナ装置１００の入力インピーダンスとの関係を示す。

一般的に、ダイポールとスロットは、周波数でＢｏｏｋｅｒ'ｓｒｅｌａｔｉｏｎを満足する。図３のように、本発明によるアンテナ装置１００と抵抗性ダイポールアンテナは、広帯域にわたってＢｏｏｋｅｒ'ｓｒｅｌａｔｉｏｎを満足するので、本発明によるアンテナ装置１００と抵抗性ダイポールアンテナは、互いに相補的構造であることを示す。

Ｚ_{ｄｉｐｏｌｅ}：抵抗性ダイポールアンテナの入力インピーダンス
Ｚ_ｓｌｏｔ：本発明によるアンテナ装置の入力インピーダンス
Ｅｔａ：自由空間で電磁波の進行に作用するインピーダンス

数式２は、数式１を基礎に算出されることができる。

図４及び図５は、図１のアンテナ装置と共振モードで動作する一般的なアンテナ装置の時間による放射量変化を示す図であり、図６及び図７は、図１のアンテナ装置と共振モードで動作する一般的なアンテナ装置の時間領域放射信号を示すグラフである。

図４〜図７を参照すれば、図４は、本発明によるアンテナ装置１００が信号を放射したとき、放射された信号が時間によって進行する様子を示し、図６は、本発明によるアンテナ装置１００が信号を放射したとき、放射された信号の時間領域波形を仰角の変化に従って示すグラフである。

図５は、共振モードで動作する一般的なアンテナ装置１００が信号を放射したとき、放射された信号が時間によって進行する様子を示し、図７は、共振モードで動作する一般的なアンテナ装置１００が信号を放射したとき、放射された信号の時間領域波形を仰角の変化に従って示すグラフである。

本発明によるアンテナ装置１００は、仰角０゜から３６０゜方向に対して信号を放射し、それぞれの仰角で放射された信号の時間領域波形は、図６で示した、０゜から９０゜方向に対する時間領域波形と対称的に見なされることができる。すなわち、図６で、３０゜方向の時間領域波形は、１５０゜、２１０゜、３３０゜方向の時間領域波形と同一である。

図４で、ｄｒｉｖｅｐｏｉｎｔで初めて印加された信号は、スロットアームに沿って円形波面を成しながら進行するようになる（４１０）。時間が経過するにつれて、円形波面は、ますますさらにサイズが大きくなり、スロットにロードされた抵抗によって印加された信号のパワーが消耗され、信号の強度は、ますますさらに弱くなる（４２０）。円形波面がスロットの終端に至ったとき、このように弱くなった信号は、反射が起きず、そのまま進行するようになる（４３０）。

すなわち、アンテナは、図６のように、給電部のみで放射６１０が行われるので、追加的な放射信号が存在しないため、センシング用に適した時間領域特性を有するようになる。

一方、共振モードで動作する一般的なスロットアンテナの場合、図５で、ｄｒｉｖｅｐｏｉｎｔで初めて印加された信号は、スロットアームに沿って円形波面を成しながら進行するようになる（５１０）。時間が経過するにつれて、円形波面は、ますますさらにサイズが大きくなり、一般的なスロットアンテナの場合、ロードされた抵抗がないので、信号は、抵抗によるパワー消耗なしに、本信号の強度を維持するようになる（５２０）。円形波面がスロットの終端に至ったとき、信号は、反射が発生し、２次円形波面がスロット終端を中心に形成され、このようにスロット終端で発生した反射波がｄｒｉｖｅｐｏｉｎｔに戻るようになる（５３０）。

すなわち、アンテナは、図７のように、給電部でだけでなく、電磁波がスロットアームを進行するのにかかる時間を周期として、続いて放射７１０が行われる。一般的なスロットアンテナがレーダーとして使用された場合、放射された電磁波が目標物に当たって戻る信号であるか、それとも、このようにアンテナ内部で反射される信号であるかを区分しにくいため、好適に使用され得ないのに対し、図１のスロットアンテナ装置の場合、アンテナ内部で発生した反射信号を効果的に除去することができるので、目標物に当たって戻る信号を正確に判別することができ、センシング用に適した特性を有するようになる。

図８は、本発明によるアンテナ装置の製造方法の一実施形態を説明するための流れ図である。

図８を参照すれば、段階Ｓ８１０は、接地用導体で形成され、接地機能を行う接地板を形成する。段階Ｓ８２０は、特定の幅と長さで形成されたスロットを前記接地板の上部に形成する。

一実施形態において、段階Ｓ８２０は、スロットの特定部分に給電のための信号が印加される給電部を形成し、給電部から所定間隔をもって離れて、スロットの幅を横切る方向に複数のチップ抵抗を形成する。ここで、複数のチップ抵抗各々は、前記スロットの位置によって決定された抵抗値、既定の抵抗値及び前記アンテナ装置の配列構造によって決定された抵抗値のうちいずれか１つの抵抗値を有することができる。

一実施形態において、段階Ｓ８２０は、アンテナ装置１００の仕様による共振周波数によって所定間隔をもって離隔させて、複数のチップ抵抗をそれぞれ形成することができる。他の一実施形態において、段階Ｓ８２０は、給電部と複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数とアンテナ装置１００の仕様による共振周波数との比較結果によって所定間隔をもって離隔させて、複数のチップ抵抗をそれぞれ形成することができる。例えば、段階Ｓ８２０は、給電部と前記複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数が前記アンテナ装置の仕様による共振周波数より大きいように所定間隔をもって離隔させて、複数のチップ抵抗をそれぞれ形成することができる。

以上、本発明による具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲を逸脱しない限度内ではさまざまな変形が可能であることはもちろんである。したがって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限って定められるべきものではなく、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものなどによって定められなければならない。

Claims

接地用導体で形成され、接地機能を行う接地板と、
特定の幅と長さで形成され、前記接地板の上部に位置するスロットとを含み、
前記スロットは、
給電のための信号が印加される給電部と、前記給電部から所定間隔をもって離れて、前記スロットの幅を横切る方向に位置する複数のチップ抵抗とを含むアンテナ装置。
前記複数のチップ抵抗各々は、
前記スロットの位置によって決定された抵抗値、既定の抵抗値及び前記アンテナ装置の配列構造によって決定された抵抗値のうちいずれか１つの抵抗値を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記所定間隔は、
前記アンテナ装置の仕様による共振周波数によって決定されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記所定間隔は、
前記給電部と前記複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数と前記アンテナ装置の仕様による共振周波数との比較結果によって決定されることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
前記所定間隔は、
前記給電部と前記複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数と前記アンテナ装置の仕様による共振周波数とを比較し、前記共振周波数より大きいように設定されることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
前記複数のチップ抵抗各々は、
前記給電部に給電のための信号が印加されれば、前記信号のパワーを消耗させることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
前記接地板は、
前記アンテナ装置の仕様による吸収率及び吸収損失率を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
接地用導体で形成され、接地機能を行う接地板を形成する段階と、
特定の幅と長さで形成されたスロットを前記接地板の上部に形成する段階とを含み、
前記スロットは、
給電のための信号が印加される給電部と、前記給電部で所定間隔をもって離れて、前記スロットの幅を横切る方向に位置する複数のチップ抵抗とを含むアンテナ装置の製造方法。
前記複数のチップ抵抗各々は、
前記スロットの位置によって決定された抵抗値、既定の抵抗値及び前記アンテナ装置の配列構造によって決定された抵抗値のうちいずれか１つの抵抗値を有することを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置の製造方法。
前記アンテナ装置の仕様による共振周波数によって所定間隔をもって離隔させて、複数のチップ抵抗をそれぞれ形成する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置の製造方法。
前記給電部と前記複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数と前記アンテナ装置の仕様による共振周波数との比較結果によって所定間隔をもって離隔させて、複数のチップ抵抗をそれぞれ形成する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ装置の製造方法。
前記給電部と前記複数のチップ抵抗との間で発生する共振周波数が前記アンテナ装置の仕様による共振周波数より大きいように所定間隔をもって離隔させて、複数のチップ抵抗をそれぞれ形成する段階を含むことを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ装置の製造方法。
前記複数のチップ抵抗各々は、
前記給電部に給電のための信号が印加されれば、前記信号のパワーを消耗させることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置の製造方法。
前記接地板は、
前記アンテナ装置の仕様による吸収率及び吸収損失率を有することを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置の製造方法。