JKIEES, vol. 29, no. 1, pp.50-60, January, 2018

Broadband Multi-Layered Radome for High-Power Applications 고출력 환경에 적용 가능한 광대역 다층 구조 레이돔

이기욱․이경원․문병귀․최삼열․이왕용․윤영중* Ki Wook Lee․Kyung Won Lee․Bang Kwi Moon․Samyeul Choi․Wangyong Lee․Young Joong Yoon*
LIG넥스원(주) (LIG Nex1 Co., Ltd.) *연세대학교 전기전자공학과(Department of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University)

In this paper, we developed a broadband multi-layered radome applicable for high-power applications. In this regard, we presented the wave propagation characteristics of the broadband multi-layered radome with the ABCD matrix and obtained the optimal thickness and the material constant for each layer by an optimization algorithm called “particle swarm optimization,” implemented by a commercial numerical modeling tool. Further, we redesigned it in view of mechanical properties to reflect environmental conditions such as wind, snow, and ice. The power transmission property was reanalyzed based on the recalculated data of each layer’s thickness to consider the limitations of the fabrication of a large structure. Under the condition of a peak electric field strength that is 10 dB above the critical electric field strength in air breakdown, we analyzed the air breakdown by radio frequency(RF) in the designed radome using the commercial full-wave electromagnetic tool. The radome was manufactured and tested by continuous wave(CW) RF small signal and large signal in an anechoic chamber. The test results showed good agreement with those attained by simulation.

고출력 응용환경에 적용 가능한 광대역 다층 구조 레이돔을 개발하였다. 이를 위해 다층 레이돔의 전파전파특성을ABCD 행렬로 표현하였고, Particle swarm 최적화 알고리즘을 상용 수치 모델링 툴로 구현하여 레이돔의 최적화된 층별두께와 물질상수를 구하였다. 바람, 눈, 얼음 등 외부 기상 환경을 고려한 기계적 특성을 감안하여 레이돔을 재설계하였다. 대형구조물의 제작 제한조건을 고려한 두께를 재산출하여 전력 전달특성을 재분석하였다. 대기 정전파괴 때보다 10 dB 높은 첨두 전기장의 세기 조건에서 상용 해석 툴을 이용하여, 설계된 레이돔의 RF에 대한 대기 정전파괴 특성을분석하였다. 설계된 다층 레이돔을 제작하여 소신호 및 대신호 시험을 수행하였고, 상용 도구들을 사용한 계산값과 비교하여 목표 성능을 획득하였다.

Keyword : Key words: Broadband, High-Power, Breakdown, Multi-Layered, Radome

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