무인항공기에 장착된 UHF 모노폴 안테나의 최적 위치 및 형상

최재원; 김지훈; 정을호

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최재원 (국방과학연구소)
김지훈 (국방과학연구소)
정을호 (국방과학연구소)

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본 논문에는 무인항공기에 장착된 UHF 안테나의 최적 위치 및 형상이 다양한 위치에서 EM 시뮬레이션을 통하여 분석되어져 있다. EM 시뮬레이션을 위하여 FEKO를 이용하였다. 시뮬레이션의 복잡도를 줄이고 분석시간과 메모리 이용도를 최소화 하기 위하여 비행체의 복합체 구조를 레이돔 구조를 제외하고 PEC 모델로 간략화 하였다. 시뮬레이션은 무인항공기의 날개와 Ventral Fin 위치에서 수행되어 졌고, 안테나 형상은 모노폴, 다이폴, 굴곡형 모노폴 안테나들을 이용하였다. 모노폴 안테나가 비행체 날개에 장착될 경우, 오른쪽 날개와 왼쪽 날개에 각각 장착되어지기 위하여 두 개의 안테나가 필요하고, 이 두 개의 안테나들은 가시선 데이터링크 지상 안테나에 대한 무인항공기 날개 방향에 따라 전환되어져야 한다. 모노폴 안테나가 Ventral Fin에 장착될 경우, 가시선 데이터링크 지상 안테나에 대한 무인항공기 날개 방향에 상관없이 하나의 안테나로 운용 가능하다. 또한, 안테나 이득도 비행체에 의한 Blockage 감소로 개선되어진다. 안테나 이득은 굴곡형 모노폴 안테나를 이용하여 더욱 더 개선되어 진다. 결론적으로 무인항공기에 장착된 UHF 안테나의 최적 위치 및 형상은 굴곡형 모노폴 안테나를 Ventral Fin 아래에 장착하는 것이다.

In this paper, the optimum placement and shape of UHF antenna on the unmanned aerial vehicle (UAV) are analyzed by using the electromagnetic (EM) simulation on the various locations. The FEKO was used for the EM-simulation. In order to reduce the complexity of simulation and minimize the runtime and memory usage, the composite aircraft structure is simplified as the PEC model excluding the radome structure. The simulation was performed on the wing and ventral fin of UAV, and the antenna shape used the monopole, dipole, and bent monopole antennas. When the monopole antenna is mounted under the wing, two antennas need to be mounted under the right and left wings, and those antennas have to be switched as the direction of UAV wing to the line of sight (LOS) data-link (DL) ground antenna. In the case of mounting under the ventral fin, one antenna can be used regardless of the direction of UAV wing to the LOS DL ground antenna. Also, the antenna gain is improved by the blockage reduction. The antenna gain is further improved by using the bent monopole antenna. The optimum solution of UHF antenna placement and shape on UAV is to mount the bent monopole antenna under the ventral fin.

#Unmanned aerial vehicle (UAV) #antenna gain #ventral fin #bent monopole antenna #blockage

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1. [학술대회논문] - A. Patrovsky / 2010 / Structural integration of a thin conformal annular slot antenna for UAV applications / Loughborough Antennas & Propagation Conference : 229 ~ 232

2. [학술대회논문] - B. T. Strojny / 2009 / Integration of conformal GPS and VHF/UHF communication antennas for small UAV applications / European Conference on Antennas and Propagation : 2488 ~ 2492

3. [학술대회논문] - R. C. Hansen / 1981 / Fundamental limitations in antennas / Proceedings of the IEEE 69 (2) : 170 ~ 182

4. [학술대회논문] - S. D. Keller / 2009 / Efficient electromagnetic modeling of bent monopole antenna on aircraft wing using FEKO / European Conference on Antenna and Propagation : 2226 ~ 2228

5. [학술대회논문] - M. S. Sharawi / 2010 / Performance of an embedded monopole antenna array in a UAV wing structure / IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference : 835 ~ 838

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