검색

JKIEES, vol. 30, no. 9, pp.702-711, September, 2019
DOI. http://dx.doi.org/10.5515/KJKIEES.2019.30.9.702

Design of Tile-Type Rx Phased-Array Antenna for Ku-Band Satellite Communications Ku 대역 위성통신용 타일형 수신 위상배열 안테나의 설계

주 태 환․김 기 철․서 종 우 Taehwan Joo․Kichul Kim․Jongwoo Seo
국방과학연구소 제2기술연구본부(The 2nd Research and Development Institute, Agency for Defense Development)

In this paper, we describe the design, manufacture, and performance test results of a highly integrated tile-type Rx phased-array antenna for Ku-band satellite communication. The designed tile-type receive phased-array antenna is composed of three multilayer boards. The first board consists of 8×8 arrayed patch antennas and a core chip with a low-noise amplifier and phase shifters. The second board includes a true time delay(TTD) circuit to minimize the beam squint in the wide frequency band and amplifiers. The third board consists of circuits to control the phase shifters and TTD circuit in boards 1 and 2, respectively. The manufactured tile-type antenna has the size and weight of 33×96×96 mm3 and 250 g, respectively. The results of the electrical performance test of the antenna are that the antenna gain and beam width are 24 dBi and 12° at the center of the operating frequency in the Ku-band. Further, the beam squint performance is less than 1° when steering through 0° and 40° in the φ and θ directions, respectively. A conformal phased-array antenna can be produced for satellite communication in the Ku-band using the proposed tile antenna.

본 논문에서는 Ku대역 위성 통신을 위한 타일형 수신 위상 배열안테나의 설계, 제작 및 성능시험 결과에 대해 기술하였다. 본 타일형 수신 위상 배열안테나는 3장의 다층기판으로 구성된다. 첫 번째 기판은 8×8 배열의 패치안테나 및 저잡음 증폭기, 위상 천이기를 포함한 코어칩으로 구성되어 있으며, 두 번째 기판은 증폭기 및 빔 편이오차를 최소화하기 위한 TTD(True Time Delay) 회로를 포함한다. 세 번째 기판은 빔 지향을 위한 위상 천이기 및 TTD의 제어부와 신호 결합기로 구성된다. 제작된 안테나의 크기는 약 33×96×96 mm3이며 250 g(하우징 포함) 수준의 무게를 갖는다. 안테나의 전기적 성능시험 결과, Ku 대역 동작주파수의 중심에서 약 24 dBi의 이득 및 12° 빔폭을 나타내었다. 또한 동작 대역폭인 500 MHz에서 phi 방향 0° theta 방향 40° 빔지향시 전 대역에서 1° 이하의 빔 편이오차로 빔 지향 가능함을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 타일의 다수 결합을 통해Ku 대역의 위성통신이 가능하며 다양한 형상에 적응 가능한 컨포멀 안테나를 구성할 수 있다.

Keyword : Tile Type, Rx Tile, Phased Array Antenna, Conformal Antenna, Satellite Communication

Download :