원형 개구면 배열 및 FSS 레이돔 전자파 해석

Abstract

레이돔은 전투기 및 선박에서 안테나를 물리적 충격 및 열로부터 보호하는 구조물이다. 최근에 중요시 되는 스텔스 기술을 적용하는 일환으로 주파수 선택표면(FSS: frequency selective surface)의 전파통과 특성을 레이돔에 적용할 수 있다. 하지만 FSS 레이돔은 안테나로부터 발생한 전파를 왜곡하므로, 이를 분석하기 위해 배열 안테나와 레이돔의 해석 기법이 요구된다. 본 논문에서는 FSS 레이돔이 적용된 원형 개구면 안테나의 복사 특성을 모드 정합법과 광선 추적법을 사용하여 해석하였다. 원형 개구면 배열 안테나의 영역을 원형 함체, 원형 개구면 내부, 개구면 위의 열린 영역으로 나누고 각 영역의 전자기장을 고유 함수 전개, 적분 변환을 이용하여 표현하였다. 원형 함체-원형 개구면, 원형 개구면-열린 영역의 경계면에서 수평 전자기장의 경계 조건을 이용하여 연립 방정식을 도출하고 각 개구면의 표면 전자기장을 계산하였다. 원형 개구면의 표면 전류를 이용하여 복사전자기장을 포함하는 광선을 만들고, 레이돔 내부에서 광선의 경로를 계산하였다. FSS 층은 추출된 입사각 및 편파에 따른 반사 및 투과 상수를 적용하였고 복사패턴을 계산하기 위해 레이돔 표면에서 호이겐스의 원리를 이용하였다. 본 논문에서는 원형 개구면 배열 안테나의 해석결과와 FSS 레이돔의 통과 특성과 원형 개구면 배열 안테나가 내부에 있는 FSS 레이돔의 전파 특성을 제시하였다. 특히 개구면 안테나를 해석하기 위해 모드 정합법을, FSS 레이돔을 해석하기 위해 고주파 해석 기법인 광선 추적법을 이용한 것은 처음 시도된 해석 기법으로 FSS 레이돔과 개구면 배열 안테나의 상호 보완적인 설계에 유용하다.