위성항법시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS) 신호는 매우 낮은 레벨로 수신되어 잡음에 매우 취약하므로, 디지털 빔포밍과 배열안테나를 이용한 Controlled Reception Pattern Antenna (CRPA) 를 수신기에 활용하여 보다 효과적으로 위성항법신호를 수신할 수 있다 (Guo et al. 2012). 배열을 구성하는 소자 안테나의 수가 증가하면 재밍대응 기능과 빔포밍 기능을 통해 효과적인 위성신호 수신을 가능하게 하지 만, 배열안테 나의 크기도 함께 증가하기 때문에 최근 대두되는 소형무기체계 및 무인기에서 요구되는 소형화 경량화 요구는 만족하기 어렵다. 본 논문에서는 다양한 소형화 요구에 활용할 수 있도록 9인치 크기의 배열 안테나를 제 안한다. 제안된 배열안테나는 소형화 설계를 달성하기 위해 유전율 10.2의 고 유전 기판을 활용하여 설계되었고, GPS L1/L2 대역과 GLONASS L1 대역이 수신가능 하도록 설계되었다. 또한, 소형화 설계에 서 발생할 수 있는 소자 안테나 간 상호결합성능과 안테나 이득 저하를 최소화하기 위해 3D 전자파해석 시뮬레이션을 활용하여 최적화하였다.

Design of an 8-element Array Antenna with a 9-inch size for GNSS Digital Beamforming

Jonggyu Go*, Seungmin Kang, Junwoo Jung, Seungbok Kwon, Haengik Kang, Jeongmin Lee

Since the Global Navigation Satellite System (GNSS) signal is received at very low levels and are highly susceptible to noise, so effective reception can be achieved by utilizing Controlled Reception Pattern Antenna (CRPA) using digital beamforming and array antennas. As the number of element antennas that make up the array increases, effective satellite reception is achieved by utilizing anti-jamming and beamforming functions. However, size of the array antenna increases, it is difficult to satisfy the miniaturization and weight reduction required for recently emerging small weapon systems and drones. In this paper propose a 9-inch array antenna that can be miniaturization requirements. The proposed array antenna is designed using high dielectric substrate with a permittivity of 10.2 for miniaturization. And it is designed to receive GPS L1/L2 bands and GLONASS L1 band. In addition, 3D EM simulation was utilized to optimize antenna gain reduction and mutual coupling performance between element antennas that may occur in the miniaturized design.

Keywords: GNSS, CRPA, GPS, array antenna

Speaker 고종규* LIG넥스원(주)