삽입손실 개선을 위한 링 접촉식 구조의 L대역 로터리조인트 설계

Design of the L-band Rotary Joint in Ring Contact Type to Improve Signal Insertion Loss

Abstract

본 논문에서는 추적 레이더시스템의 핵심부품인 L대역 로터리조인트의 설계를 다룬다. 로터리조인트는 추적 시스템 안테나 회전부에 장착되어 회전하는 안테나와 고정된 신호처리부를 연결하는 구성품으로 안테나의 회전시에도 꼬임이 없이 RF신호를 원활하게 전달하는 주요부품이다. 로터리조인트의 신호 삽입손실을 개선하기 위해, 유전체 종류, 급전분배링 형상 및 유전체 형상 등을 다양하게 수정하였다. 제안한 로터로조인트는 해외 도입품과 비교하여 향상된 성능을 확인하였다. 도입품 로터리조인트의 최대 삽입손실은 1.26dB이었으나, 본 논문에서 제안한 로터리조인트의 최대 삽입손실은 0.68dB로 도입품 대비 약 46%정도 개선되는 것을 확인하였다.

This paper deals with the design of the L-band rotary joint, which is a core part of the tracking radar system. The rotary joint is a part that is mounted on the rotating parts of the tracking system antenna, which smoothly transmits RF signals with minimizing signal insertion loss. To improve the insertion loss of rotary joint, 1) dielectric materials, 2) design of distribution ring and 3)dielectric shape are studied. The performance of proposed rotary joint is compared with the conventional product. The prototype rotary joint showed a max insertion loss of 0.68dB, that is improved about 46% compare with conventional product which insertion loss was 1.26dB.

그림 1. 로터리조인트의 부착 위치 및 역할 Fig. 1 Install position and role of rotary joint

그림 2. L대역 로터리조인트의 단면도 Fig. 2 Sectional view of L-band rotary joint

그림 3. 도입품 로터리조인트 삽입손실 측정결과 Fig. 3 Measurement result of insertion loss for rotary joint(imported)

그림 4. 로터리조인트 설계형상 Fig. 4 Figure of rotary joint design

그림 5. 폴리아미드 유전체를 사용한 로터리조인트의 삽입손실 시뮬레이션 결과 Fig. 5 Simulation result for rotary joint with polyamid dielectric

그림 6. 테프론 유전체를 사용한 로터리조인트의 삽입손실 시뮬레이션 결과 Fig. 6 Simulation result in rotary joint with teflon dielectric

그림 7. 급전분배링 형상 변경 Fig. 7 Shape change of distribution ring

그림 8. 유전체 형상 변경 Fig. 8 Alteration of dielectric shape

그림 9. 유전체 형상변경에 따른 시뮬레이션 결과 Fig. 9 Simulation result for different dielectric shape

그림 10. 제안한 로터리조인트 시제 형상 Fig. 10 Prototype of proposed rotary joint

그림 11. 제안한 로터리조인트 삽입손실 측정결과 Fig. 11 Measurement result of insertion loss for proposed rotary joint

표 1. L대역 로터리조인트 채널별 주파수 대역 Table 1. Frequency range of L-band rotary joint channel

표 2. 로터리조인트 채널 1의 삽입손실 Table 2. Insertion loss of proposed rotary joint channel 1

표 3. 제안한 로터리조인트 채널 2의 삽입손실 Table 3. Insertion loss of proposed rotary joint channel 2

표 4. 로터리조인트 채널별 최대 삽입손실 비교 Table 4. Comparison of maximum insertion loss for each channel of rotary joint