평면형 능동 위상 배열 레이더용 안테나 시스템 개발

Abstract

본 논문에서는 레이더용 평면형 능동 위상 배열 안테나 시스템의 설계 및 제작 그리고 측정 결과를 소개한다. 설계된 안테나는 X-대역에서 대역폭 10 %를 만족하며, 이중 슬롯 급전 마이크로스트립 패치 안테나와 편파 스위치의 사용으로 이중 편파 사용이 가능하다. 배열 구조는 <TEX>$16\times16$</TEX>의 삼각 배열 구조이고, 각 배열은 출력 40 dBm 이상의 TR(Transmit & Receive) 모듈로 구성된다. TR 모듈은 디지털 감쇄기와 위상 변위 기를 포함하고 있어서 임의의 빔 형성/빔 조향을 할 수 있으며, 전자적 빔 조향 범위는 방위각/고각 방향으로 각각 <TEX>${\pm}60^{\circ}$</TEX> 범위에서 가능하다. 또한 수신 구조는 부배열로 구성하여 수신 패턴은 각 채널로부터의 RF 빔 합성으로 얻어진다. 안테나의 성능 검증을 위해서 근접 전계 측정 시설에서 안테나 패턴을 측정하였으며, 패턴 측정 결과는 예측된 빔 패턴과 거의 일치하였고, 이로부터 제어에 의한 빔 조향/빔 형성이 가능함을 확인할 수 있었다. The design and implementation of planar Active Phased Array Antenna System are described in this paper. This Antenna system operates at X-band with its bandwidth 10 % and dual polarization is realized using dual slot feeding microstrip patch antenna and SPDT(Single Pole Double Through) switch. Array Structure is <TEX>$16\times16$</TEX> triangular lattice structure and each array is composed of TR(Transmit & Receive) module with more than 40 dBm power. Each TR module includes digital attenuator and phase shifter so that antenna beam can be electronically steered over a scan angle<TEX>$({\pm}60^{\circ})$</TEX>. Measurement of antenna pattern is conducted using a near field chamber and the results coincide with the expected beam pattern. From these results, it can be convinced that this antenna can be used with control of beam steering and beam shaping.