Recent increase in the size of array antennas requires ecient designs of its feeding network. Here we propose methods for reducing the cost in manufacturing the hardware of a monopulse radar by simplifying the feeding system. A monopulse system, which tracks a target with sum and di erence beams, needs independent set of attenuators and phase-shifters depending on the beam patterns, while it can be simpli ed by introducing common aperture tails i.e., a single set of attenuators and phase shifter. This work suggests full common aperture tails of all antennas and solves the beam pattern synthesis problem via convex optimization. By adding a conjugate symmetry condition when forming the weight vector, we convert the optimization problem to a linear programming, thus reducing the burden of operation. We also exploit random sub-array structures generating a beam pattern that can not be generated by an equally separated sub-array design. Furthermore, we report a sparse array structure where the sum and di erence beams have respective sub-array structures, which satis es both reducing the number of antennas and simplifying the feeding system and simultaneously provides required beam patterns. Therefore, we expect that our approach of the simpli ed system and sparse antenna arrays can reduce
the production cost of monopulse antennas.
최근 배열 안테나의 크기가 커지면서 많은 안테나의 사용으로 효율적인 급전망(feeding network)의 설계를 필요로 한다. 본 논문에서는 모노펄스 레이더의 효율적인 급전망을 설계하고 궁극적으로 하드웨어 제작시 비용을 절감하기 위한 방법들을 제안한다. 특정 목표물을 추적하는 모노펄스 레이더는 합/차 빔에 따라 개별적인 감쇠기와 위상천이기를 사용하는데, 이를 공통으로 사용함으로써 (공통 후미 구조, common aperture tail) 급전망을 간소화 할 수 있다. 본 연구에서는 최초로 모든 안테나가 공통으로 후미 구조를 공유하도록 설계하였고, 합/차 빔 생성 문제는 볼록 최적화 (convex optimization)를 이용하여 해결하였다. 가중 벡터 형성시 켤레 대칭 조건을 추가함으로써 문제를 선형 최적화 형태로 간소화하여 계산 처리 시간을 단축하였다. 또한 합/차 빔 형성시 임의의 부배열구조를 활용함으로써 좌우로 나뉘는 부배열 구조로 만들지 못하는 빔 패턴을 형성할 수 있음을 보였다. 더 나아가 본 연구에서는 공통 후미 구조를 사용하지 않고 합/차 빔에 독립적인 배열 안테나를 할당하는 방법으로 안테나 개수를 줄이는 것과 동시에 원하는 빔 모양을 형성함을 보였다. 따라서 본 연구는 급전망의 구조를 간소화하는 동시에 저밀도 안테나 구조를 제시하여 모노펄스 안테나 제작시 비용절감의 효과를 기대한다.
