Array Antenna   배열 안테나, 어레이 안테나, 안테나 배열

(2016-08-16)

Phased Array Antenna, 위상 배열 안테나

1. 배열 안테나

  ㅇ 단일 안테나 소자로는 얻을 수 없는 방사 패턴이 요구될 때, 
     - 2 이상의 안테나 소자들을 동시에 사용한 배열로 원하는 지향성(방사 패턴)을 얻음
        . 각 안테나 소자들의 전자기장 벡터들의 중첩

     * 단일 안테나 경우에는, 
        . 일단 주파수가 주어지면, 나머지(방사패턴,입력 임피던스 등)도 고정되어버림

  ㅇ 배열안테나의 가장 기초적인 해석 소자  ☞ 2소자 배열 안테나 참조


2. 배열 안테나 구현 방식방사 소자 배열
     - 방사소자들의 집합체를 기하학적(기계적 또는 전기적)으로 배열
        . 전기적으로 전류위상을 변화시킴으로써 공간적으로 원하는 방사패턴을 얻음

  ㅇ 배열 안테나 전체의 방사계
     - 각 방사 소자의 방사계를 벡터적으로 합한 것

  ㅇ 빔의 모양
     - 배열 진폭 및 위상 분포에 의해 만들어짐


3. 배열 안테나 구성/조정

  ㅇ 배열 구성/조정 방식 구분
     - 공간적 배치 구조(선형,원형,구형 등)
     - 방사소자 간 거리
     - 각 방사소자의 급전 신호(전류)의 진폭 및 위상
        . 위상 조정은 위상 변환기(Phase Shifter), 진폭 조정은 감쇠기(Attenuator) 사용
     - 각 방사소자의 방사패턴

  ㅇ 통상적으로, λ/2 소자를 여러 개 배열하여 사용
     - 시스템의 복잡도를 고려하여 보통 4~12개 정도를 사용
     - 급전 전력을 각 안테나 소자에 분할하여 공급
     - 지향성을 강화하고 안테나 이득을 높이는 구조


4. 배열 안테나 종류

  ㅇ 급전 형태에 따라 
     - 병렬 급전형 
     - 직렬 급전형 : 전송선로에 안테나 소자를 주기적으로 설치

  ㅇ 배열 소자의 기하학적 형태에 따라
     - Linear Array Antenna (선형 배열 안테나)
        . 배열 소자 중심들이 직선을 따라 놓여짐
        . 등방성 동일 소자, 등 간격 배열이 주로 다뤄짐
           .. 단, 동일 소자, 등 간격이 필수적이지는 않음
        . 각 소자들의 진폭,위상 제어 가능
     - Planar Array Antenna (평면 배열 안테나)
        . 배열 소자 중심들이 평면 상에 놓여짐
        . 구분 : 원형 배열(Circular Array), 직사각형 배열(Rectangular Array) 등
     - Nonplanar Array Antenna (비평면 배열 안테나)
        . 곡선형(curved), 3 차원, 다 차원 배열 안테나 등

  ㅇ 배열 소자의 고정성 여부에 따라
     - 고정 배열 안테나 (Fixed Array Antenna)
        . 공간 상에 고정된 배열 패턴을 갖음
        . 例) 야기 우다 배열 안테나 등
     - 위상 배열 안테나 (Phased Array Antenna)
        . 안테나 배열 각 소자의 전류 위상을 변화시키며, 기하학적인 원하는 방사 패턴을 얻음
           .. 전자적으로 안테나 급전 신호(전류)의 위상을 조절, 각도별 방사패턴 형성 가능
        . 例) 레이더 등에 많이 이용


5. 배열 안테나 특징 (주로, 위상배열 안테나)마이크로파대에서 고 이득이면서도 빔 조작이 가능
     - 원하는 방사패턴을 융통성있게 만들 수 있음

  ㅇ 고 지향성 안테나 (안테나의 전기적 크기를 크게함으로써)
     - 실제 안테나 크기를 늘리지 않더라도, 그 크기가 커진 것과 같은 효과 가능

  ㅇ 실제 회전 않고도, 전기적 회전이 가능
     - 각도별 등으로 방사패턴이 회전되도록, 각 배열 소자의 위상(시간지연)을 조절하는 등

  ㅇ 다수 사용자(목표물)들을 추적 가능
     - 여러 개의 주빔을 동시 형성도 가능

  ㅇ 단점 : 급전회로가 복잡해짐, 대역폭 제한(급전회로 때문)


[배열 안테나] 1. 배열 안테나 2. 2소자 배열 안테나
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