The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences (한국전자통신학회논문지)

Korea Institute of Electronic Communication Science (한국전자통신학회)
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A Study on Efficient Configuration of Array for Phased Aray Antenna with Hybrid Phased Shifting Device

복합 위상천이기 구성을 갖는 위상배열안테나의 효율적인 배열구성에 관한 연구

  • 정진우 (동신대학교 에너지 IoT 전공) ;
  • 박성일 (동신대학교 정보통신공학과) ;
  • 안형순 (동신대학교 도시계획학과)
  • Received : 2018.11.12
  • Accepted : 2018.12.15
  • Published : 2018.12.31
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Abstract

The hybrid phase shifting device is consist of general phase shifter in sub-array and the true time delay inter sub-array. This configuration for phased shifting can efficiently improve the beam squint according to frequencies. However, when an appropriate array configuration is not selected, a gain variation of main lobe for a phased array antenna is occurred. In order to solve these problems, a simplified formula for constructing efficient array based on the system design requirements, such as the fractional bandwidth, the maximum beam steering angle, and limit criterion of the gain variation, was presented.

복합 위상천이기 구성은 배열안테나를 부 배열로 구성한 후, 부 배열 내부에는 일반적인 위상천이기를 사용하고, 부 배열 단위에는 실시간 지연 위상천이기를 사용하는 구성이다. 상기 구성은 빔 편이 현상을 효율적으로 개선할 수 있으나, 배열 구성이 적절하지 않으면 위상배열안테나 주 빔의 주파수 별 이득 편차가 발생하게 된다. 이와 같은 문제를 해소하기 위해 시스템 설계 주요 요구사항인 비 대역폭, 최대 빔 조향 각도 그리고 최대 이득 편차 제한 기준을 기반으로 효율적인 배열을 구성할 수 있는 간소화된 수식을 제시하였다.

Keywords

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그림 1. 복합 위상천이기를 갖는 위상배열안테나 구성도 Fig. 1 Concept of phased array antenna with hybrid phase shifting device

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그림 2. 위상천이기 구성에 따른 위상배열안테나의 AF Fig. 2 Array Factor for phased array antenna with various configurations of phase shifter

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그림 3. 부 배열 내부 방사소자 수에 따른 AF Fig. 3 Array Factor with various element numbers in sub-array

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그림 4. 부 배열 내부 AF Fig. 4 Array Factor in sub-array

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그림 5. 부 배열 단위 AF Fig. 5 Array Factor inter sub-array

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그림 6. 위상배열안테나 AF Fig. 6 Array Factor of phased array antenna

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그림 7. 복합 위상천이기 구성을 갖는 위상배열안테나 설계 지표 Fig. 7 Design index for phased array antenna with hybrid phase sifting device

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그림 8. 효율적인 배열 구성을 갖는 위상배열안테나의 방사특성 Fig. 8 Rdiation Pattern for phased array antenna with efficient array configuration

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