Designing monopulse array antenna structures and beam pattern for enhancing cost-effectiveness

Abstract

최근 배열 안테나의 크기가 커지면서 많은 안테나의 사용으로 효율적인 급전망(feeding network)의 설계를 필요로 한다. 본 논문에서는 모노펄스 레이더의 효율적인 급전망을 설계하고 궁극적으로 하드웨어 제작시 비용을 절감하기 위한 방법들을 제안한다. 특정 목표물을 추적하는 모노펄스 레이더는 합/차 빔에 따라 개별적인 감쇠기와 위상천이기를 사용하는데, 이를 공통으로 사용함으로써 (공통 후미 구조, common aperture tail) 급전망을 간소화 할 수 있다. 본 연구에서는 최초로 모든 안테나가 공통으로 후미 구조를 공유하도록 설계하였고, 합/차 빔 생성 문제는 볼록 최적화 (convex optimization)를 이용하여 해결하였다. 가중 벡터 형성시 켤레 대칭 조건을 추가함으로써 문제를 선형 최적화 형태로 간소화하여 계산 처리 시간을 단축하였다. 또한 합/차 빔 형성시 임의의 부배열구조를 활용함으로써 좌우로 나뉘는 부배열 구조로 만들지 못하는 빔 패턴을 형성할 수 있음을 보였다. 더 나아가 본 연구에서는 공통 후미 구조를 사용하지 않고 합/차 빔에 독립적인 배열 안테나를 할당하는 방법으로 안테나 개수를 줄이는 것과 동시에 원하는 빔 모양을 형성함을 보였다. 따라서 본 연구는 급전망의 구조를 간소화하는 동시에 저밀도 안테나 구조를 제시하여 모노펄스 안테나 제작시 비용절감의 효과를 기대한다.