KR100382454B1 - 적응 어레이안테나 송수신장치 - Google Patents

적응 어레이안테나 송수신장치 Download PDF

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니폰덴신뎅와 가부시키가이샤
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Abstract

적응 어레이안테나 송수신장치는, 송수신주파수의 차분에 해당하는 주파수의 신호를 출력하는 주파수 변환기(24)와, 각 송신기(13)의 출력으로부터 신호를 취출하는 커플러(15)와 각 송신기(13) 중 어느 한 신호를 선택하는 스위치(21)와, 그것이 선택한 신호의 주파수를 변환하는 주파수 변환기(22)와, 주파수 변환기(22)로부터의 신호를 입력하여 복수경로 중 어느 하나에 선택적으로 출력하는 스위치(23)를 구비한다. 또한 적응 어레이안테나 송수신장치는, 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 제2스위치(23)로부터의 신호를 선택적으로 각 수신기(14)에 입력하는 스위치(16)와 스위치(21), 스위치(23), 제3스위치(16)를 제어하여 수신기(14)에서 얻어지는 진폭·위상치를 입력하여 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 교정제어회로(25)를 구비한다.

Description

적응 어레이안테나 송수신장치{Adaptive array antenna transmitting/receiving apparatus}
본 발명은 적응 어레이안테나를 이용하여 무선신호를 송수신하는 적응 어레이안테나 송수신장치에 관한 것으로서, 특히 FDD(Frequency Division Duplex)방식과 같이 송신과 수신으로 서로 다른 주파수의 신호를 이용하는 통신시스템에 있어서, 어레이안테나의 브랜치간의 진폭 및 위상차를 송신기 및 수신기 각각에 대해 개별적으로 장치 내에서 자동교정하기 위한 적응 어레이안테나 송수신장치에 관한것이다. 또한 본 발명은, 안테나나 급전선을 포함하는 장치의 송신부 및 수신부의 진폭 및 위상을 원방계(遠方界)로부터의 정보를 이용하지 않고 개별적으로 교정하기 위한 적응 어레이안테나 송수신장치에 관한 것이다.
최근의 휴대전화나 PHS(Personal Handyphone System) 등의 폭발적인 이동통신의 보급에 따라 한정된 주파수대에서 가능한 한 많은 가입자의 통신채널의 확보가 필요하게 되었다.
이 때문에 이동통신에서는 다수의 가입자에 대해 필요에 따라 특정한 채널을 할당하는 방법(다중채널 억세스방식이라 함)을 채용하는 것이 현재의 주류가 되고 있다.
셀룰러시스템이나 PHS 등으로 대표되는 현재의 이동통신 시스템에서는, 다중채널 억세스방식으로서 주로 시분할다중화(Time Division Multiple Access: TDMA)방식이 채용되고 있다. 그중에서도 휴대전화 시스템의 대표인 GSM(Global System for Mobile Communications)나 PDC(Personal Digital Cellular Telecommunication System)에서는 통화지역을 확대하기 위해 FDD방식을 채용하고 있다.
그런데 무선구간에서 주파수의 이용효율을 높이기 위해서는 인접한 셀로부터의 간섭파의 영향을 저감시킬 필요가 있다. 간섭파를 저감하는 기술로는 적응 어레이안테나가 알려져 있다. 이 종류의 기술은, 예컨대 문헌 1「Monzingo et al., "Introduction to Adaptive Array", Jone WillySons New York, 1980」에 개시되어 있다.
어댑티브 어레이안테나에 있어서는, 어레이형태로 배열한 복수의 안테나소자에 의해 어레이안테나를 구성한다. 그리고 어레이안테나의 각 브랜치마다 입력된 신호에 대해 진폭과 위상을 가중하여 어레이안테나의 방사패턴을 제어한다. 즉, 간섭파의 방향으로 어레이안테나의 방사패턴의 널(null)을 형성하여 간섭파의 영향을 저감시킨다.
어댑티브 어레이안테나와 FDD시스템을 조합한 장치는 도 34에 도시한 바와 같이 구성된다.
최근 어댑티브 어레이안테나에서 필요한 진폭과 위상의 제어는, 제어의 용이함과 유연성 등을 고려하여 베이스밴드에서 DSP(Digital Signal Processor) 등의 연산기를 이용한 디지털신호처리로 실현하는 것이 일반적인 방법이다. 이 사실은, 예컨대 문헌 2「T.Ohgane,et al., "A Implementation of a CMA Adaptive array for high speed GMSK transmission in mobile communications", IEEE Trans. VT-42, No.3, pp.282-288, August 1993」에 개시되어 있다.
따라서 베이스밴드의 제어로 어댑티브 어레이안테나를 실현하는 경우에는, 어레이안테나의 각 브랜치마다 송신기 및 수신기가 필요해진다. 이러한 어댑티브 어레이안테나로 이용하는 송신기 및 수신기에 대해서는 그들의 진폭 및 위상이 각 브랜치 사이에서 같은 것이 이상적이다. 그러나 실제로는 전력증폭기 등의 고주파회로나 각 케이블마다의 특성, 설치장소의 온도특성 변동 등에 의해 진폭이나 위상이 브랜치 사이에서 다른 것이 많다.
이러한 진폭이나 위상의 오차의 영향에 의해 어댑티브 어레이안테나의 방사패턴에는 이상적인 방사패턴에 대해 널의 저하나 사이드롭(측엽)의 상승이 발생하여 어댑티브 어레이안테나가 원래 가지고 있는 간섭파 억압특성을 열화시키는 요인이 되고 있다. 이 사실은, 예컨대 문헌 3「J.Litva et al., "Digital Beramforming in Wireless Communications", Artech House", Publishers, 1996.」에 개시되어 있다.
이 현상의 일례에 대해 도 31 및 도 32를 참조하여 설명한다. 도 31은 어레이안테나의 구성 및 지향패턴을 도시하며, 도 32는 진폭 및 위상오차와 널심도의 관계를 도시하고 있다. 즉 도 31에 도시한 3소자 원형배열의 어레이안테나의 각 소자에 도 31에 도시한 진폭 및 위상을 이상조건으로서 부여한 경우를 기준으로 하여 각 소자의 진폭 및 위상이 기준이 되는 이상조건에서 벗어난 경우의 방사패턴의 널심도가 도 32에 도시되어 있다.
이상적인 조건에 있어서는, 도 32에 도시한 180도 방향으로 널을 갖는 방사패턴이 형성되어 널심도도 매우 커진다. 그러나 각 소자의 진폭 및 위상이 기준이 되는 이상조건에서 벗어난 경우에는 어레이안테나의 방사패턴이 열화되어 진폭오차 및 위상오차에 따라 도 32와 같이 널심도가 상승한다.
따라서 송신주파수와 수신주파수가 다른 FDD시스템을 채용하는 경우에는 적응 어레이안테나의 송신의 방사패턴과 수신의 방사패턴을 일치시키기 위해 어레이안테나의 각 브랜치 사이의 진폭과 위상을 교정하는 기술이 필요해진다. 또한 FDD시스템에 적응 어레이안테나를 적용하는 경우에는 송신과 수신의 주파수가 다르기 때문에 수신시에 구해진 적응 어레이안테나의 각 소자의 가중계수를 그대로 송신시에 적용할 수는 없다.
따라서 통상 어댑티브 어레이안테나의 송신시의 가중계수를 결정하기 위해서는 수신시에 어떤 도래방향 추정기술이라도 이용하여 소망신호 및 간섭신호의 방향을 추정할 필요가 있으며 이들 방향 정보를 이용하여 송신시의 가중계수를 결정하고 방사패턴을 제어하게 된다. 이 때문에 FDD시스템에 적응어레이를 적용하기 위해서는 수신시 및 송신시에 각각 개별적인 교정을 할 필요가 있다.
종래부터 각 송신기 및 수신기의 진폭이나 위상을 교정하는 경우에는 장치에 내장한 발진기가 출력하는 교정용 기준신호를 이용한다. 이 종류의 기술은, 예컨대 문헌 4「H.Steyscal et al., “Digital Beamforming for Raders", Microwave Journa1, vol. 32, N0.1, pp.122-136.」에 개시되어 있다.
이러한 종래예의 교정회로를 도 33에 도시한다. 도 33의 교정회로를 이용하는 경우의 교정순서는 다음과 같다.
(1) 기준신호 발생기로부터의 기준신호를 분기기인 커플러를 통해 각 브랜치의 수신기에 각 브랜치로 공통의 신호로서 보낸다. 각 브랜치의 수신기에서 얻어지는 값과 기준치를 이용하여 각 수신기의 교정치를 구한다. 미리 정한 특정한 브랜치의 수신기가 검출한 값을 상기 기준치로서 이용한다.
(2) 송신기로부터 출력한 신호를 스위치와 감쇠기를 통해 수신기로 보내어 각 브랜치마다 얻어진 값과 기준치를 이용하여 송수신 전체의 교정치를 브랜치마다 구한다. 여기에서 이용하는 기준치는, 상기 (1)에서 수신기의 교정치를 구할 때 기준으로 한 브랜치의 수신기로 얻어진 값이다.
(3) 상기 (2)에서 구한 송수신 전체의 교정치에서 상기 (1)에서 구한 수신기의 교정치를 차감, 각 송신기의 교정치를 구한다.
상기한 바와 같이 도 33의 교정회로를 이용함으로써 장치 내에서 어레이안테나의 각 브랜치 사이의 진폭 및 위상을 교정할 수 있다.
그러나 FDD시스템의 경우에는 송신기와 수신기의 주파수가 다르기 때문에 송신기의 출력하는 신호를 수신기로 측정할 수 없으며 도 33에 도시된 바와 같은 교정회로를 이용하더라도 상기 (2)의 순서를 수행할 수 없다. 따라서 종래의 교정회로를 이용하는 경우에는 수신기의 교정 밖에 수행할 수 없으며 송신기측의 진폭오차 및 위상오차를 해소할 수 없다는 문제가 발생한다. 또한 종래의 교정회로는 장치간의 교정을 실현하는 것으로서 안테나소자간의 교정은 할 수 없다.
한편 안테나소자의 진폭 및 위상의 불균일도 포함시켜 어레이안테나 장치의 각 브랜치간의 진폭 및 위상을 교정하는 경우에는 원방계에서 도래하는 신호를 수신거나 또는 원방계에서 어레이안테나가 송신하는 신호를 수신하고 각 브랜치마다 이상기(移相器)를 이용하여 위상을 차례로 회전시키는 방법이 이용된다. 이 기술은 소자전계 벡터회전방법이라 불리우며 예컨대 문헌 5「마노(眞野), 가타기(片木), "페이스드 어레이안테나의 소자진폭 위상측정법", 전자정보통신학회 논문지(B), vol. J-65-B, N0.5, pp.555-560」에 개시되어 있다.
그런데 예컨대 이동통신에 있어서는 각 기지국이 반드시 규칙적으로 배치되지는 않으며 통화불통지역을 해소하기 위해서 또는 트래픽의 증대에 따라 적당히 결정한 위치에 각 기지국이 배치되는 것이 일반적이다. 이동통신의 각 기지국에 상기 소자전계 벡터회전방법을 적용하는 경우에는 기지국과 기준국 사이에 장애물이없어야 한다는 조건을 충족할 필요가 있다. 따라서 이동통신 등의 환경하에 있어 서는 어레이안테나의 각 브랜치 사이의 진폭 및 위상을 가능한 한 장치내에서 교정할 수 있는 것이 바람직하다.
또한 어레이안테나의 안테나소자 사이에서 신호를 송수신함으로써 안테나 및 또한 거기에 접속되는 송수신기를 교정하는 방법이, 예컨대 문헌 6「H.M.Aumann et al., “Phased Array Antenna Calibration and Pattern Prediction Using Mutual Coupling Measurements", IEEE Trans. on AP-37, N0.7, pp844-850, July 1989.」에 개시되어 있다.
문헌 6의 방법에 대해 도 35a 및 도 35b를 참조하면서 설명한다. 이 방법으로는, 도 35a에 도시한 바와 같이 예컨대 6각형 배열이 되도록 어레이안테나의 각 안테나소자를 배치함과 동시에 인접하는 안테나소자를 어느 기준소자(이 경우는 #m)에서 보아 균등위치가 되도록 배열한다. 이 경우에는 기준소자에서 본 인접 안테나소자의 소자간 상호결합을 동일하다고 볼 수 있다. 이 조건하에서, 도 35b에 도시한 바와 같이 인접하는 안테나소자와 기준소자 사이에서 신호를 송수신함으로써 송수신기간의 진폭·위상차를 보정할 수 있다.
그러나 실제로는 어레이안테나의 배열은 직선이나 원형인 경우가 대부분이며 실제 배열에 있어서는 사용하는 안테나간의 상호결합을 전부 똑같이 하기는 어렵다. 또한 이 방법을 적용하기 위해서는 모든 소자에 대하여 상기 조건을 만족할 필요가 있으며 교정용 안테나가 다수 필요해진다. 나아가 이 방법을 FDD시스템에 적용하는 경우는 송신과 수신의 주파수가 다르기 때문에 단순히 인접하는 안테나 사이에서 신호를 송수신할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은, 어레이안테나의 송신주파수와 수신주파수가 다른 경우라도 어레이안테나장치에 있어서 안테나나 급전선을 포함하는 장치의 수신부와 송신부의 쌍방을 개별적으로 또한 쉽게 교정 가능한 적응 어레이안테나 송수신장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 복수의 안테나소자로 구성되는 어레이안테나와, 상기 어레이안테나의 안테나소자수와 동수(同數)의 송신기 및 수신기와, 상기 각 안테나소자에 상기 송신기 및 수신기를 각각 접속하는 송수공용기와, 상기 복수의 수신기에 각 안테나소자에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성 제어연산회로를 구비함과 동시에 상기 수신기의 수신주파수와 상기 송신기의 송신주파수가 다른 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서,상기 수신기의 수신주파수와 상기 송신기의 송신주파수의 차분에 해당하는 주파수의 신호를 출력하는 로컬신호 생성회로와, 상기 복수의 송신기 각각의 출력에서 신호의 일부분을 분기하여 취출하는 분기기와, 상기 복수의 송신기 중 어느 하나가 출력하는 신호를 선택하는 제1스위치와, 상기 제1스위치가 선택한 신호의 주파수를 상기 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 변환하는 주파수 변환기와, 상기 주파수 변환기가 출력하는 신호를 입력하여 상기 복수의 수신기에 대응하여 장치된 복수경로 중 어느 하나에 선택적으로 출력하는 제2스위치와, 상기 안테나소자로부터의 수신신호와 상기 제2스위치로부터의 신호를 선택적으로 상기 각 수신기에 입력하는 제3스위치와, 상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치의 접속상태를 제어하여 상기 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치를 입력하여 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 교정제어회로를 설치한 적응 어레이안테나 송수신장치를 제공한다.
제1적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 상기 복수의 송신기 중 어느 하나가 출력하는 신호가 분기기(예컨대 커플러)에 의해 취출되고 제1스위치로 선택되어 주파수 변환기에 입력된다. 주파수 변환기는 제1스위치가 선택한 신호의 주파수를 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 변환한다.
또한 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호의 주파수는, 상기 수신기의 수신주파수와 상기 송신기의 송신주파수의 차분에 해당한다. 예컨대 송신기의 송신주파수가 f1, 수신기의 수신주파수가 f2이고, (f1>f2)의 관계가 있는 경우에는 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호의 주파수는 (f1-f2)가 된다. 따라서 송신기에서 출력되는 주파수가 f1인 신호를 주파수 변환기에 입력하면 주파수 변환기의 출력으로는 주파수가 f2인 신호를 얻을 수 있다. 이 신호의 주파수 f2는 수신기의 수신주파수가 f2와 동일하기 때문에 그 신호를 각 수신기에 입력하면 그 수신기로 신호의 진폭이나 위상을 측정할 수 있다.
제2스위치는, 주파수 변환기가 출력하는 신호를 입력하여 복수의 수신기에 대응하여 설치된 복수경로 중 어느 하나에 선택적으로 출력한다. 제3스위치는, 안테나소자로부터의 수신신호와 제2스위치로부터의 신호를 선택적으로 각 수신기에입력한다.
따라서 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 절환함으로써 어레이안테나 중 어느 하나의 브랜치에 설치된 송신기로부터의 송신신호를 어느 하나의 브랜치의 수신기에 주파수를 정합시키고 나서 입력할 수 있다.
제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치의 제어는 교정제어회로에 의해 수행된다. 또한 교정제어회로는 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치를 입력하여 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구한다.
제1적응 어레이안테나 송수신장치에 따르면, 수신기의 수신주파수와 송신기의 송신주파수와가 다른 경우에도 송신기가 출력하는 신호를 수신기에 입력하여 진폭·위상치를 측정할 수 있기 때문에 수신기의 교정 뿐 아니라 송신기의 교정도 수행할 수 있다.
또한 본 발명은, 제1항의 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는 상기 복수의 송신기 각각이 출력하는 신호를 상기 제1스위치에서 차례로 선택함과 동시에 상기 제2스위치 및 제3스위치를 제어하고, 상기 주파수 변환기에 의해 주파수 변환된 신호를 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 수신기에 입력하고 각각의 브랜치의 송신기로부터의 신호에 대해 각각 측정된 복수의 진폭·위상치와 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 송신기로부터의 신호에 대해 측정된 진폭·위상치의 비율을 각 브랜치의 송신계의 교정치로서 산출한다.
송신기가 출력하는 신호를 수신기로 검출하여 얻어지는 진폭·위상치에는 송신기의 성분, 수신기의 성분 및 온도특성에 의존하는 성분이 포함되어 있다. 본 발명에 있어서는, 각각의 브랜치의 송신기로부터의 신호를 특정한 수신기로 측정하여 얻은 진폭·위상치와, 기준이 되는 브랜치의 송신기로부터의 신호를 측정하여 얻은 진폭·위상치와의 비율을 구하기 때문에 각 브랜치의 진폭·위상치에 공통의 수신기의 성분 및 온도특성에 의존하는 성분은 상쇄되고 송신기만의 진폭·위상치의 성분이 교정치로서 얻어진다.
또한 본 발명은 제1항의 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는, 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 송신기가 출력하는 신호를 상기 제1스위치로 선택함과 동시에 상기 제2스위치 및 제3스위치를 제어하여 상기 주파수 변환기로 주파수 변환된 신호를 각각의 브랜치 수신기에 차례로 입력하고 각각의 브랜치의 수신기에서 각각 측정된 복수의 진폭·위상치와, 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 수신기에서 측정된 진폭·위상치의 비율을 각 브랜치의 수신계의 교정치로서 산출한다.
송신기가 출력하는 신호를 수신기로 검출하여 얻어지는 진폭·위상치에는 송신기의 성분, 수신기의 성분 및 온도 특성에 의존하는 성분이 포함되어 있다. 본 발명에 있어서는 특정한 송신기로부터의 신호를 각각의 브랜치의 수신기로 측정하여 얻은 진폭·위상치와, 기준이 되는 브랜치의 수신기로 측정된 진폭·위상치와의 비율을 구하므로 각 브랜치의 진폭·위상치에 공통의 송신기의 성분 및 온도특성에 의존하는 성분은 상쇄되어 수신기만의 진폭·위상치의 성분이 교정치로서 얻어진다.
또한 본 발명은, 복수의 안테나소자로 구성되는 어레이안테나와, 상기 어레이안테나의 안테나소자수와 동수의 송신기 및 수신기와, 상기 각 안테나소자에 상기 송신기 및 수신기를 각각 접속하는 송수공용기와, 상기 복수의 수신기에 각 안테나소자에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성 제어연산회로를 구비함과 동시에 상기 수신기의 수신주파수와 상기 송신기에서 안테나소자로 인가되는 신호의 송신주파수가 다른 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 수신주파수와 상기 송신주파수의 차분에 해당하는 주파수의 신호를 출력하는 로컬신호 생성회로와, 상기 복수의 송신기 각각이 출력하는 상기 수신주파수와 같은 주파수의 신호를 상기 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 주파수 변환하는 제1주파수 변환기와, 상기 복수의 송신기 각각의 출력에서 상기 제1주파수 변환기의 변환후 신호의 일부분을 분기하여 취출하는 제1분기기와, 상기 송신기 중 하나의 출력에서 상기 제1주파수 변환기의 변환전 신호의 일부분을 분기하여 취출하는 제2분기기와, 상기 복수의 송신기 중 어느 하나가 상기 제1분기기에 입력하는 하나의 신호를 선택하는 제1스위치와, 상기 제1스위치가 선택한 신호의 주파수를 상기 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 변환하는 제2주파수 변환기와, 상기 제2분기기가 출력하는 신호를 입력하여 상기 복수의 수신기에 대응 장치된 복수 경로 중 어느 하나로 선택적으로 출력하는 제2스위치와, 상기 안테나소자로부터의 수신신호와 상기 제2스위치로부터의 신호와 상기 제2주파수 변환기로부터의 신호를 선택적으로 상기 각 수신기에 입력하는 제3스위치와, 상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치의 접속상태를 제어하여 상기 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치를 입력하여 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 교정제어회로를 설치한 제2적응 어레이안테나 송수신장치를 제공한다.
제2적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 각 송신기가 출력하는 신호의 주파수는 수신기의 수신주파수와 동일하지만 각 송신기가 출력하는 신호는 제1주파수 변환기에 의해 주파수 변환되어 송신신호로서 안테나소자에 인가된다. 이 때문에 제1적응 어레이안테나 송수신장치의 경우와 같이 송신주파수와 수신기의 수신주파수는 다르다.
제1분기기는, 제1주파수 변환기의 변환후의 송신신호의 일부분을 분기하여 취출한다. 제1스위치는, 어느 한 브랜치의 송신기로부터의 신호(제1주파수 변환기의 변환후 신호)를 선택하여 제2주파수 변환기에 입력한다. 제2주파수 변환기는, 제1스위치가 선택한 신호의 주파수를 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 변환한다.
또한 로컬신호생성회로가 출력하는 신호의 주파수는, 상기 수신기의 수신주파수와 송신주파수의 차분에 해당한다. 예컨대 안테나소자에 인가되는 신호의 송신주파수가 f1, 수신기의 수신주파수가 f2이고 (f1>f2)의 관계가 있는 경우에는 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호의 주파수는 (f1-f2)가 된다.
따라서 송신기에서 출력되어 제1주파수 변환기를 통한 주파수가 f1인 신호를 제2주파수 변환기에 입력하면 제2주파수 변환기의 출력에는 주파수가 f2인 신호를 얻을 수 있다. 이 신호의 주파수 f2는 수신기의 수신주파수가 f2와 동일하므로 그 신호를 각 수신기에 입력하면 그 수신기에서 신호의 진폭이나 위상을 측정할 수 있다.
이 예에서는 각 송신기의 출력하는 신호의 주파수가 수신기의 수신주파수와 동일하기 때문에 송신기의 출력으로부터 제1주파수 변환기를 지나기 전의 신호를 취출하는 경우에는 그 신호의 주파수를 변환하지 않고 수신기로 진폭·위상치를 측정할 수 있다.
그래서 제2스위치는 1개의 브랜치의 송신기의 출력에서 제1주파수 변환기의 변환전의 신호를 제2분기기로 취출하여 복수의 수신기에 대응하여 설치된 복수경로 중 어느 하나에 선택적으로 출력한다. 제3스위치는, 안테나소자로부터의 수신신호와 제2스위치로부터의 신호와 제2주파수 변환기로부터의 신호를 선택적으로 각 수신기에 입력한다.
따라서, 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 절환함으로써 어레이안테나 중 어느 한 브랜치에 설치된 송신기로부터의 송신신호를 어느 한 브랜치의 수신기에 주파수를 정합시키고 나서 입력할 수 있다.
제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치의 제어는 교정제어회로에 의해서 수행된다. 또한 교정제어회로는 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치를 입력하여 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구한다.
또한 제2적응 어레이안테나 송수신장치는, 수신주파수와 송신주파수가 다른 경우에도 송신기가 출력하는 신호를 수신기에 입력하여 진폭·위상치를 측정할 수 있기 때문에 수신기의 교정뿐만 아니라 송신기의 교정도 수행할 수 있다.
또한 본 발명은, 제2적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는 상기 복수의 송신기 각각이 출력하는 신호를 상기 제1스위치에서 차례로 선택함과 동시에 상기 제2스위치 및 제3스위치를 제어하고, 제2주파수 변환기에 의해 주파수 변환된 신호를 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 수신기에 입력하고 각각의 브랜치의 송신기로부터의 신호에 대해 각각 측정된 복수의 진폭·위상치와 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 송신기로부터의 신호에 대해 측정된 진폭·위상치의 비율을 각 브랜치의 송신계의 교정치로서 산출한다.
송신기가 출력하는 신호를 수신기로 검출하여 얻어지는 진폭·위상치에는 송신기의 성분, 수신기의 성분 및 온도특성에 의존하는 성분이 포함되어 있다. 본 발명에 있어서는 각각의 브랜치의 송신기로부터의 신호를 특정한 수신기로 측정하여 얻은 진폭·위상치와, 기준이 되는 브랜치의 송신기로부터의 신호를 측정하여 얻은 진폭·위상치와의 비율을 구하기 때문에 각 브랜치의 진폭·위상치에 공통의 수신기의 성분 및 온도특성에 의존하는 성분은 상쇄되어 송신기만의 진폭·위상치의 성분이 교정치로서 얻어진다.
또한 본 발명은, 제2적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는, 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 송신기가 출력하는 신호를 상기 제2분기기로 취출하여 상기 제2스위치 및 제3스위치를 통해 각각의 브랜치의 수신기에 차례로 입력하고 각각의 브랜치의 수신기에서 각각 측정된 복수의 진폭·위상치와, 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 수신기에서 측정된 진폭·위상치의 비율을 각 브랜치의 수신계의 교정치로서 산출한다.
송신기가 출력하는 신호를 수신기로 검출하여 얻어지는 진폭·위상치에는 송신기의 성분, 수신기의 성분 및 온도특성에 의존하는 성분이 포함되어 있다. 본 발명에 있어서는, 특정한 송신기로부터의 신호를 각각의 브랜치의 수신기로 측정하여 얻은 진폭·위상치와, 기준이 되는 브랜치의 수신기로 측정된 진폭·위상치와의 비율을 구하므로 각 브랜치의 진폭·위상치에 공통의 송신기의 성분 및 온도특성에 의존하는 성분은 상쇄되어 수신기만의 진폭·위상치의 성분이 교정치로서 얻어진다.
또한 본 발명은, 복수의 안테나소자로 구성되는 어레이안테나와, 상기 어레이안테나의 안테나소자수와 동수의 송신기 및 수신기와, 상기 각 안테나소자에 상기 송신기 및 수신기를 각각 접속하는 송수공용기와, 상기 복수의 수신기에 각 안테나소자에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성 제어연산회로를 구비함과 동시에 상기 수신기의 수신주파수와 상기 송신기의 송신주파수가 다른 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 수신기의 수신주파수와 상기 송신기의 송신주파수의 차분에 해당하는 주파수의 신호를 출력하는 로컬신호 생성회로와, 상기 복수의 송신기 각각의 출력에서 신호의 일부분을 분기하여 취출하는 분기기와, 상기 어레이안테나의 미리 정한 브랜치의 열에 대해 서로 인접하는 2개의 브랜치에서 각각 상기 분기기의 출력신호를 입력하여 어느 한쪽을 선택하는 복수의 제1스위치와, 상기 제1스위치가 선택한 신호의 주파수를 상기 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 변환하는 주파수 변환기와, 상기 어레이안테나의 복수 브랜치의 각각에 대해, 상기 주파수 변환기가 출력하는 신호를 입력하여서로 인접하는 2개의 브랜치 중 어느 한 경로로 선택적으로 출력하는 복수의 제2스위치와, 상기 어레이안테나의 복수 브랜치의 각각에 대해 해당 브랜치의 안테나소자로부터의 수신신호와, 해당 브랜치에 속하는 상기 제2스위치로부터의 신호와, 인접하는 브랜치에 속하는 상기 제2스위치로부터의 신호 중 어느 하나를 선택하여 1개의 수신기에 입력하는 제3스위치와 상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치의 접속상태를 제어하여 상기 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치를 입력하고 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 교정제어회로를 설치한 제3적응 어레이안테나 송수신장치를 제공한다.
제3적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 제1스위치는 서로 인접하는 2개의 브랜치에서 각각 상기 분기기의 출력신호를 입력하여 어느 한쪽을 선택한다. 또한 이 경우의 인접하는 2개의 브랜치는 반드시 실제 안테나소자의 열과 일치할 필요는 없으며 제1스위치가 선택하는 브랜치의 열은 임의로 정할 수 있다.
주파수 변환기는, 각 브랜치에 있어서 제1스위치가 선택한 신호의 주파수를 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 각각 변환한다.
또한 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호의 주파수는 상기 수신기의 수신주파수와 상기 송신기의 송신주파수의 차분에 해당한다. 예컨대 송신기의 송신주파수가 f1, 수신기의 수신주파수가 f2이고, (f1>f2)의 관계가 있는 경우에는 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호의 주파수는 (f1-f2)가 된다. 따라서 송신기에서 출력되는 주파수가 f1인 신호를 주파수 변환기에 입력하면 주파수 변환기의 출력에는 주파수가 f2인 신호를 얻을 수 있다. 이 신호의 주파수 f2는 수신기의 수신주파수가f2와 동일하기 때문에 그 신호를 각 수신기에 입력하면 그 수신기에서 신호의 진폭이나 위상을 측정할 수 있다.
제2스위치는, 어레이안테나의 복수 브랜치의 각각에 대하여 주파수 변환기가 출력하는 신호를 입력하고 서로 인접하는 2개의 브랜치 중 어느 한쪽의 경로에 선택적으로 출력한다.
제3스위치는, 어레이안테나의 복수 브랜치의 각각에 대하여 해당 브랜치의 안테나소자로부터의 수신신호와, 해당 브랜치에 속하는 제2스위치로부터의 신호와, 인접하는 브랜치에 속하는 제2스위치로부터의 신호 중 어느 하나를 선택하여 1개의 수신기에 입력한다.
따라서 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 절환함으로써 어레이안테나 중 어느 한 브랜치에 설치된 송신기로부터의 송신신호를 어느 한 브랜치의 수신기에 주파수를 정합시키고 나서 입력할 수 있다.
제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치의 제어는 교정제어회로에 의해 수행된다. 또한 교정제어회로는 수신기로 얻어지는 진폭·위상치를 입력하여 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구한다.
제3적응 어레이안테나 송수신장치에 따르면, 수신기의 수신주파수와 송신기의 송신주파수가 다른 경우라도 송신기가 출력하는 신호를 수신기에 입력하여 진폭·위상치를 측정할 수 있기 때문에 수신기의 교정뿐만 아니라 송신기의 교정도 수행할 수 있다.
또한 본 발명은, 제3적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는 인접하는 브랜치마다 인접하는 2개의 브랜치의 송신기가 출력하는 신호를 상기 제1스위치에서 교대로 선택함과 동시에 상기 제2스위치 및 제3스위치를 제어하고, 상기 주파수 변환기에 의해 주파수 변환된 신호를 2개의 브랜치 중 미리 정한 한쪽 수신기에 입력하고 2개의 브랜치의 송신기로부터의 신호에 대해 각각 측정된 진폭·위상치의 비율을 제1비율로서 구함과 동시에 미리 기준으로서 정한 브랜치 이외에 대해서는 해당 브랜치에서 구해진 제1비율을 다른 브랜치에서 구해진 제1비율을 이용하여 수정하고 각 브랜치의 송신계의 교정치를 산출한다.
인접하는 2개의 브랜치의 송신기로부터의 신호를 제1스위치에서 교대로 선택하여 한쪽의 브랜치의 공통의 수신기에 입력함으로써 2개의 진폭·위상치를 얻을 수 있다. 이들 2개의 진폭·위상치의 비율을 제1비율로 한다. 제1비율은 인접하는 브랜치마다 각각 구해진다.
그러나 인접하는 2개의 브랜치 사이에서 구해진 제1비율에는 2개의 브랜치의 송신기에 관한 진폭·위상치 성분이 포함되어 있다. 그래서 미리 기준으로서 정한 브랜치 이외에 대해서는 해당 브랜치에서 구해진 제1비율을 다른 브랜치에서 구해진 제1비율을 이용하여 수정한다.
이 수정에 의해 각 브랜치의 제1비율은, 기준으로서 정한 특정 브랜치의 송신기의 진폭·위상치 성분에 대한 해당 브랜치의 송신기의 진폭·위상치의 비율로 통일된다. 따라서 각 브랜치의 제1비율을 각 송신기의 진폭·위상치 성분의 교정치로서 이용할 수 있다.
또한 본 발명은, 제3적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는 인접하는 브랜치마다 인접하는 2개의 브랜치 중 미리 정한 한쪽 송신기가 출력하는 신호를 상기 제1스위치로 선택함과 동시에 상기 제2스위치 및 제3스위치를 제어하여 상기 주파수 변환기에서 주파수 변환된 신호를 인접하는 2개의 브랜치의 각각의 수신기에 교대로 입력하고, 인접하는 2개의 브랜치의 수신기에서 각각 측정된 복수의 진폭·위상치의 비율을 제1비율로서 구함과 동시에 미리 기준으로서 정한 브랜치 이외에 대해서는 해당 브랜치에서 구해진 상기 제1비율을 다른 브랜치에서 구해진 제1비율을 이용하여 수정하고 각 브랜치의 수신계의 교정치를 산출한다.
인접하는 2개의 브랜치마다에 한쪽 송신기로부터의 신호를 2개의 브랜치 중 어느 한쪽의 수신기로 제2스위치에서 교대로 선택하여 입력함으로써 2개의 진폭·위상치를 얻을 수 있다. 이들 2개의 진폭·위상치의 비율을 제1비율로 한다. 제1비율은 인접하는 브랜치마다 각각 구해진다.
그러나 인접하는 2개의 브랜치 사이에서 구해진 제1비율에는 2개의 브랜치의 수신기에 관한 진폭·위상치 성분이 포함되어 있다. 그래서 미리 기준으로서 정한 브랜치 이외에 대해서는 해당 브랜치에서 구해진 제1비율을 다른 브랜치에서 구해진 제1비율을 이용하여 수정한다.
이 수정에 의해 각 브랜치의 제1비율은, 기준으로서 정한 특정 브랜치의 수신기의 진폭·위상치 성분에 대한 해당 브랜치의 수신기의 진폭·위상치의 비율로 통일된다. 따라서 각 브랜치의 제1비율을 각 송신기의 진폭·위상치 성분의 교정치로서 이용할 수 있다.
또한 본 발명은, 3 이상의 N개의 안테나소자로 구성되는 어레이안테나와, N개의 송신기 및 수신기와, 상기 각 안테나소자에 상기 송신기 및 수신기를 각각 접속하는 송수공용기와, 상기 복수의 수신기에 각 안테나소자에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성제어 연산회로를 구비함과 동시에 통신에 이용하는 상기 어레이안테나의 수신주파수와 송신주파수가 다른 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 송출하는 신호의 주파수가 상기 어레이안테나의 수신주파수와 동일한 N개의 송신기와, 상기 N개의 송신기의 각각이 송출하는 신호의 주파수를 상기 어레이안테나의 송신주파수로 변환하는 제1주파수 변환기와, 상기 N개의 송신기 각각의 출력에서 상기 제1주파수 변환기가 변환하기 전의 신호를 취출하는 N개의 분기기와, 수신하는 신호의 주파수가 상기 어레이안테나의 수신주파수와 동일한 N개의 수신기와, 상기 어레이안테나의 송신주파수와 같은 주파수의 신호를 상기 어레이안테나의 수신주파수와 같은 주파수로 변환하는 제2주파수 변환기와, 상기 제1주파수 변환기의 출력과 상기 수신기의 입력과 상기 각 안테나소자와의 사이에 설치된 N개의 제1송수공용기와, 상기 분기기의 출력과 상기 제2주파수 변환기의 입력과 상기 각 안테나소자와의 사이에 설치된 N개의 제2송수공용기와, 상기 N개의 송신기 및 N개의 수신기 중 어느 하나에 접속 가능한 적어도 1개의 부가안테나와, 상기 안테나 소자 및 부가안테나 중 어느 한쪽을 상기 제1송수공용기 및 제2송수공용기 중 어느 한쪽과 접속하는, 안테나소자마다 설치된 제1스위치와, 상기 수신기의 입력에 접속되어 상기 제1송수공용기로부터의 수신신호와 상기 제2주파수 변환기가 출력하는 수신신호 중 어느 한쪽을 선택적으로 상기 수신기에 입력하는, 수신기마다 설치된 제2스위치와, 상기 부가안테나를 어느 제1스위치와 접속하는 제3스위치와, 상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 제어함과 동시에 상기 각 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상 교정치를 구하는 교정제어회로를 설치한 제4적응 어레이안테나 송수신장치를 제공한다.
제4적응 어레이안테나 송수신장치에서는 상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 제어함으로써 3개의 브랜치 회로를 선택하여 2개의 브랜치로부터 각각 송신한 신호를 공통의 1개의 브랜치로 수신하거나 또는 공통의 1개의 브랜치로부터 송신한 신호를 나머지 2개의 브랜치에서 각각 수신할 수 있다.
또한 공통의 브랜치에 대해서는 부가안테나를 이용하여 신호를 송수신할 수 있다.
부가안테나를 소정의 위치에 배치하여 2개의 브랜치로부터 송신한 신호를 부가안테나를 통해 1개의 공통 브랜치로 수신함으로써 2개의 브랜치의 송신부 및 안테나소자를 포함하는 상대적인 진폭·위상치를 교정치로서 구할 수 있다.
또한 부가안테나를 통해 1개의 공통 브랜치로부터 송신한 신호를 2개의 브랜치로 각각 수신함으로써 2개의 브랜치의 수신부 및 안테나소자를 포함하는 상대적인 진폭·위상치를 교정치로서 구할 수 있다.
통신에 이용하는 상기 어레이안테나의 수신주파수와 송신주파수가 다르기 때문에 상기 어레이안테나로부터 송신되는 신호의 주파수는 수신기의 수신주파수와는다르지만, 수신측에 설치한 제2주파수 변환기에 의해 수신기가 수신 가능한 주파수의 수신신호를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은, 제4적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는 상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 제어하여 상기 부가안테나에서 서로 같은 거리에 존재하는 2개의 안테나소자의 브랜치에 각각 속하는 제1송신기 및 제2송신기를 상기 N개의 송신기 중에서 선택함과 동시에 상기 제1송신기 및 제2송신기와는 다른 브랜치에 속하는 1개의 교정수신기를 상기 N개의 수신기 중에서 선택하고, 상기 제3스위치를 상기 제1송신기 및 제2송신기와는 다른 브랜치에 속하는 1개의 교정수신기에 접속되는 제1스위치에 접속하고, 상기 제1송신기가 송출하는 신호를 상기 제1주파수 변환기에서 주파수 변환한 신호를 상기 제1송신기가 속하는 브랜치의 안테나소자로부터 송신하고, 상기 부가안테나가 수신한 상기 제1송신기로부터의 신호를 상기 제2주파수 변환기에 의해 주파수 변환한 출력을 상기 교정수신기에 입력하여 상기 교정수신기로 얻어지는 제1측정치를 검출하고, 상기 제2송신기가 송출하는 신호를 상기 제1주파수 변환기에서 주파수 변환한 신호를 제2송신기가 속하는 브랜치의 안테나소자에서 송신하고, 상기 부가안테나가 수신한 상기 제2송신기로부터의 신호를 상기 제2주파수 변환기에 의해 주파수 변환한 출력을 상기 교정수신기에 입력하여 상기 교정수신기로 얻어지는 제2측정치를 검출하고, 상기 제2측정치와 제1측정치의 비율을 제1교정치로서 산출하고, 상기 제1송신기 및 제2송신기의 선택을 차례로 절환하여 각각 측정한 제1측정치 및 제2측정치에 근거하여 복수 브랜치 각각의 제1교정치를 구하고, 미리 정한 기준 브랜치 이외에 대해서는, 해당 브랜치의 제1교정치를 다른 브랜치에서 얻어진 제1교정치를 이용하여 수정하고 기준 브랜치에 대한 상대치로서 제1교정치를 산출한다.
상기 제4적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 상기 교정제어회로는 상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 제어하여 상기 부가안테나에서 서로 같은 거리에 존재하는 2개의 안테나소자의 브랜치에 각각 속하는 제1송신기 및 제2송신기를 상기 N개의 송신기 중에서 선택함과 동시에 상기 제1송신기 및 제2송신기와는 다른 브랜치에 속하는 1개의 교정수신기를 상기 N개의 수신기 중에서 선택한다.
또한 상기 교정제어회로는, 상기 제1송신기가 송출하는 신호를 상기 제1주파수 변환기에서 주파수 변환한 신호를 제1송신기가 속하는 브랜치의 안테나소자에서 송신하여 상기 부가안테나가 수신한 상기 제1송신기로부터의 신호를, 상기 제2주파수 변환기에 의해 주파수 변환한 출력을 상기 교정수신기에 입력하여 상기 교정수신기에 얻어지는 제1측정치를 검출한다.
더욱이 상기 교정제어회로는, 상기 제2송신기가 송출하는 신호를 상기 제1주파수 변환기에서 주파수 변환한 신호를 제2송신기가 속하는 브랜치의 안테나소자로부터 송신하여 상기 부가안테나가 수신한 상기 제2송신기로부터의 신호를 상기 제2주파수 변환기에 의해 주파수 변환한 출력을 상기 교정수신기에 입력하여 상기 교정수신기에 얻어지는 제2측정치를 검출한다.
또한 상기 교정제어회로는, 상기 제2측정치와 제1측정치의 비율을 제1교정치로서 산출하고 상기 제1송신기 및 제2송신기의 선택을 차례로 절환하여 각각 측정한 제1측정치 및 제2측정치에 근거하여 복수 브랜치의 각각의 제1교정치를 구한다.그리고 미리 정한 기준 브랜치 이외에 대해서는, 해당 브랜치의 제1교정치를 다른 브랜치에서 얻어진 제1교정치를 이용하여 수정하고 기준 브랜치에 대한 상대치로서 제1교정치를 산출한다.
상기 제4적응 어레이안테나 송수신장치에서는, 어레이안테나의 안테나소자수가 많은 경우에도 각각의 브랜치의 송신기 및 안테나소자를 포함하는 송신부의 진폭·위상치의 교정치를 특정한 기준 브랜치에 대한 상대치로서 구할 수 있다.
또한 본 발명은, 제4적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는, 상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 제어하여 상기 부가안테나에서 서로 같은 거리에 존재하는 2개의 안테나소자의 브랜치에 각각 속하는 제1수신기 및 제2수신기를 상기 N개의 수신기 중에서 선택함과 동시에 상기 제1수신기 및 제2수신기와는 다른 브랜치에 속하는 1개의 교정송신기를 상기 N개의 송신기 중에서 선택하고 상기 교정송신기가 송출하는 신호를 상기 분기기, 제2송수공용기, 제1스위치 및 제3스위치를 통해 상기 부가안테나에서 송신하고, 상기 제1수신기가 속하는 브랜치의 안테나소자가 수신한 상기 교정송신기로부터의 신호를 상기 제1수신기에 입력하여 상기 제1수신기에 얻어지는 제1측정치를 검출하고, 상기 제2수신기가 속하는 브랜치의 안테나소자가 수신한 상기 교정송신기로부터의 신호를 상기 제2수신기에 입력하여 상기 제2수신기에 얻어지는 제2측정치를 검출하고, 상기 제2측정치와 제1측정치의 비율을 제1교정치로서 산출하고, 상기 제1수신기 및 제2수신기의 선택을 차례로 절환하여 각각 측정한 제1측정치 및 제2측정치에 근거하여 복수 브랜치 각각의 제1교정치를 구하고, 미리 정한 기준 브랜치 이외에 대해서는 해당 브랜치의 제1교정치를 다른 브랜치에서 얻어진 제1교정치를 이용하여 수정하고 기준브랜치에 대한 상대치로서 제1교정치를 산출한다.
상기 제4적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 상기 교정제어회로는 상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 제어하여 상기 부가안테나에서 서로 같은 거리에 존재하는 2개의 안테나소자의 브랜치에 각각 속하는 제1수신기 및 제2수신기를 상기 N개의 수신기 중에서 선택함과 동시에 상기 제1수신기 및 제2수신기와는 다른 브랜치에 속하는 1개의 교정송신기를 상기 N개의 송신기 중에서 선택한다.
또한 상기 교정제어회로는, 상기 교정송신기가 송출하는 신호를 상기 분기기, 제2송수공용기, 제1스위치 및 제3스위치를 통해 상기 부가안테나에서 송신하고 상기 제1수신기가 속하는 브랜치의 안테나소자가 수신한 상기 교정송신기로부터의 신호를 상기 제1수신기에 입력하여 상기 제1수신기에 얻어지는 제1측정치를 검출한다.
더욱이 상기 교정제어회로는, 상기 제2송신기가 속하는 브랜치의 안테나소자가 수신한 상기 교정송신기로부터의 신호를 상기 제2수신기에 입력하여 상기 제2수신기에 얻어지는 제2측정치를 검출한다.
또한 상기 교정제어회로는, 상기 제2측정치와 제1측정치의 비율을 제1교정치로서 산출하고 상기 제1수신기 및 제2수신기의 선택을 차례로 절환하여 각각 측정한 제1측정치 및 제2측정치에 근거하여 복수 브랜치의 각각의 제1교정치를 구한다. 그리고 미리 정한 기준 브랜치 이외에 대해서는, 해당 브랜치의 제1교정치를 다른 브랜치에서 얻어진 제1교정치를 이용하여 수정하고 기준 브랜치에 대한 상대치로서제1교정치를 산출한다.
상기 제4적응 어레이안테나 송수신장치에서는, 어레이안테나의 안테나소자수가 많은 경우에도 각각의 브랜치의 수신기 및 안테나소자를 포함하는 수신부의 진폭·위상치의 교정치를 특정한 기준 브랜치에 대한 상대치로서 구할 수 있다.
또한 본 발명은, 제4적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 N개의 안테나소자를 1개의 직선상에 같은 간격으로 배치함과 동시에 2개의 안테나소자의 중간 위치에 상기 부가안테나를 배치한다.
어레이안테나의 안테나소자가 직선상으로 나란히 배치되어 있는 경우에는 선택한 2개의 안테나소자의 중간 위치에 부가안테나를 배치함으로써 2개의 안테나소자의 각각과 부가안테나의 거리를 동일하게 할 수 있다.
2개의 안테나소자 각각을 부가안테나의 거리와 동일하게 함으로써 안테나소자와 부가안테나 사이의 전파손실의 영향이 교정치에 나타나지 않도록 교정치를 구할 수 있다.
또한 3 이상의 브랜치의 각각에 대해 교정치를 구하는 경우에는 선택된 브랜치의 조합에 따라 1개의 부가안테나의 위치를 변경하거나 또는 미리 복수의 부가안테나를 각각의 중간 위치에 배치해 놓고 복수의 부가안테나를 스위치로 절환하도록 하면 된다.
또한 본 발명은, 제4적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 N개의 안테나소자를 1개의 원주상에 같은 간격으로 배치함과 동시에 상기 원주의 중심 위치에 상기 부가안테나를 배치한다.
어레이안테나의 안테나소자가 원주상에 나란히 배치되어 있는 경우에는 그 원주의 중심위치에 부가안테나를 배치함으로써 모든 안테나소자의 각각과 부가안테나의 거리를 동일하게 할 수 있다.
또한 본 발명은, 2 이상의 N개의 안테나소자로 구성되는 어레이안테나와, N개의 송신기 및 수신기와, 상기 각 안테나소자에 상기 송신기 및 수신기를 각각 접속하는 송수공용기와, 상기 복수의 수신기에 각 안테나소자에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성제어 연산회로를 구비함과 동시에 통신에 이용하는 상기 어레이안테나의 수신주파수와 송신주파수가 다른 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 송출하는 신호의 주파수가 상기 어레이안테나의 수신주파수와 동일한 N개의 송신기와, 상기 N개의 송신기의 각각이 송출하는 신호의 주파수를 상기 어레이안테나의 송신주파수로 변환하는 제1주파수 변환기와, 상기 N개의 송신기 각각의 출력에서 상기 제1주파수 변환기가 변환하기 전의 신호를 취출하는 N개의 제1분기기와, 상기 제1주파수 변환기의 출력에서 변환후의 신호를 어레이안테나의 브랜치마다로 취출하는 N개의 제2분기기와, 수신하는 신호의 주파수가 상기 어레이안테나의 수신주파수와 동일한 N개의 수신기와, 상기 어레이안테나의 송신주파수와 같은 주파수의 신호를 상기 어레이안테나의 수신주파수와 같은 주파수로 변환하는 제2주파수 변환기와, 상기 제1주파수 변환기의 출력과 상기 수신기의 입력과 상기 각 안테나소자와의 사이에 설치된 N개의 제1송수공용기와, 상기 제1분기기의 출력과 상기 제2주파수 변환기의 입력과 상기 각 안테나소자와의 사이에 설치된N개의 제2송수공용기와, 상기 N개의 송신기 및 N개의 수신기 중 어느 하나에 접속 가능한 적어도 1개의 부가안테나와, 상기 안테나 소자 및 부가안테나 중 어느 한쪽을 상기 제1송수공용기 및 제2송수공용기 중 어느 한쪽과 접속하는, 안테나소자마다 설치된 제1스위치와, 미리 정한 기준브랜치에 속하는 제1분기기의 출력을 어느 한 브랜치의 수신기의 입력과 접속하는 제2스위치와, N개의 각 브랜치에 속하는 상기 제2분기기의 출력 중 어느 하나를 상기 기준브랜치에 속하는 제2주파수 변환기의 입력에 접속하는 제3스위치와, 상기 제3스위치의 출력과 상기 기준브랜치에 속하는 제2송수공용기 중 어느 한쪽을 상기 기준브랜치에 속하는 제2주파수 변환기의 입력에 접속하는 제4스위치와, 각각의 브랜치에 있어서 상기 제1송수공용기로부터의 수신신호와, 상기 제2주파수 변환기가 출력하는 신호와, 상기 제2스위치가 출력하는 송신기로부터의 신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 수신기의 입력에 인가하는 제5스위치와, 상기 부가안테나를 어느 제1스위치와 접속하는 제6스위치와, 상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치, 제4스위치, 제5스위치 및 제6스위치를 제어함과 동시에 상기 각 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치에 근거하여 브랜치간의 진폭위상 교정치를 구하는 교정제어회로를 설치한 제5적응 어레이안테나 송수신장치를 제공한다.
제5적응 어레이안테나 송수신장치에서는 상기 제1스위치, 제2스위치, 제3스위치, 제4스위치, 제5스위치 및 제6스위치를 제어함으로써 기준 브랜치와 선택된 1개의 브랜치 사이에서 안테나소자를 개재하지 않고 신호를 송수신할 수도 있다.
즉 송신기의 교정치를 측정하는 경우에는, 기준 브랜치 및 선택된 브랜치의제1주파수 변환기가 출력하는 신호가 각각 제2분기기, 제3스위치, 제4스위치, 제2주파수 변환기, 제5스위치를 통해 기준 브랜치의 수신기에 선택적으로 입력되기 때문에 기준 브랜치 및 선택된 브랜치의 각각에 대해 송신기의 진폭·위상치를 기준브랜치의 수신기로 측정할 수 있다. 따라서 기준 브랜치에 대한 상대치로서 안테나를 포함하지 않는 송신기의 교정치를 구할 수 있다.
또한 수신기의 교정치를 측정하는 경우에는, 기준 브랜치의 송신기가 출력하는 신호가 제1분기기 및 제2스위치를 통하고, 기준 브랜치 및 선택된 브랜치의 제5스위치를 통해 각 브랜치의 수신기에 입력되기 때문에 기준 브랜치의 송신기로부터의 신호를 안테나소자를 개재하지 않고 기준 브랜치 및 선택된 브랜치의 수신기로 측정할 수 있다. 따라서 기준 브랜치에 대한 상대치로서 안테나를 포함하지 않는 수신기의 교정치를 구할 수 있다.
또한 본 발명은, 2 이상의 N개의 안테나소자로 구성되는 어레이안테나와, N개의 송신기 및 수신기와, 상기 각 안테나소자에 상기 송신기 및 수신기를 각각 접속하는 제1송수공용기와, 상기 복수의 수신기에 각 안테나소자에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성제어 연산회로를 구비함과 동시에 통신에 이용하는 상기 어레이안테나의 수신주파수와 송신주파수가 다르며, 상기 각 송신기가 출력하는 신호의 주파수가 f1, 상기 각 수신기의 수신주파수가 f2인 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 어레이안테나의 적어도 2개의 안테나소자로부터의 거리가 같은 위치에 배치된 적어도 1개의 부가안테나와, 상기 부가안테나에 접속된 제2송수공용기와, 1개의 송신기에서 출력되는 주파수가 f1인 신호를 f2의 주파수로 변환하여 상기 제2송수공용기로 출력함과 동시에 상기 제2송수공용기로부터 입력되는 주파수가 f1인 신호를 f2의 주파수로 변환하여 출력하는 적어도 1개의 주파수 변환기와, 상기 N개의 송신기의 적어도 1개의 출력에서 취출한 신호를 상기 주파수 변환기에 입력하는 적어도 1개의 분기기와, 상기 N개의 수신기의 적어도 1개에 대하여 그 입력을 상기 제1송수공용기 및 상기 주파수 변환기 중 어느 한쪽과 접속하는 적어도 1개의 제1스위치와, 상기 제1스위치를 제어함과 동시에 상기 각 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상교정치를 구하는 교정제어회로를 설치한 적응 어레이안테나 송수신장치를 제공한다.
제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 상기 부가안테나를 이용하여 각 브랜치의 안테나소자와의 사이에서 신호를 송수신함으로써 브랜치마다의 진폭·위상치를 검출할 수 있다.
각 송신기가 출력하는 신호의 주파수 f1과, 각 수신기의 수신주파수 f2는 다르기 때문에 송신기가 송신한 신호를 수신기로 그대로 검출할 수는 없다. 그러나 교정시에 송신기가 출력하는 주파수 f1의 신호는 상기 부가안테나로부터 송신되기 전에 또는 상기 부가안테나로 수신된 후에 상기 주파수 변환기에 의해 주파수 f2의 신호로 변환되기 때문에 이 신호를 상기 수신기로 검출할 수 있다.
상기 제1스위치를 절환함으로써 상기 부가안테나로 수신한 신호와 어레이안테나의 안테나소자로 수신한 신호를 선택하여 상기 수신기에 입력할 수 있다.
또한 본 발명은, 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 N개의 송신기의 출력에 각각 상기 분기기를 접속하고, 상기 N개의 수신기의 입력에 각각 상기 제1스위치를 접속하고, 상기 N개의 송신기에 접속한 분기기 중 어느 1개를 선택적으로 상기 주파수 변환기의 입력과 접속하는 제2스위치와, 상기 주파수 변환기의 출력을 상기 N개의 수신기에 접속한 제1스위치 중 어느 1개의 입력과 선택적으로 접속하는 제3스위치를 더 설치한다.
상기 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, N개의 송신기 각각이 출력하는 신호를 선택적으로 상기 주파수 변환기에 입력하여 주파수 변환할 수 있다. 또한 주파수 변환기에서 출력되는 주파수 f2의 신호를 어느 한 브랜치의 수신기에 선택적으로 입력할 수 있다.
이 때문에 어레이안테나의 안테나소자 및 부가안테나를 쓰지 않고도 교정할 수 있다.
또한 본 발명은, 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는 상기 제1스위치를 제어하고 상기 N개의 수신기 중 교정수신기로 정한 1개의 수신기의 입력에 상기주파수 변환기의 출력을 접속하고, 상기 N개의 송신기 하나를 교정송신기로서 차례로 선택함과 동시에 선택한 교정송신기로부터 신호를 송출하고, 상기 교정송신기에서 송출되어 상기 제1송수공용기 및 그에 접속된 상기 안테나소자를 통해 송신된 신호를 상기 부가안테나, 제2송수공용기, 주파수 변환기 및 제1스위치를 통해 상기 교정수신기에 입력하고, 각각의 브랜치의 교정송신기에서 송출된 신호에 대해 상기 교정수신기에서 검출한 측정치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상교정치를 구한다.
상기 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 상기 교정제어회로의 제어에 의해 차례로 선택된 교정송신기에서 신호가 송출된다. 이들 신호는 상기 제1송수공용기 및 또 그것에 접속된 상기 안테나소자를 통해 송신되어 상기 부가안테나로 수신된다. 부가안테나에서 출력되는 신호는 제2송수공용기, 주파수 변환기 및 제1스위치를 통해 상기 교정수신기에 입력된다.
따라서 각각의 브랜치의 교정송신기에서 송출된 신호를 안테나를 경유하여 상기 교정수신기로 검출할 수 있다.
또한 본 발명은, 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는 상기 제1스위치를 제어하여 그것이 접속된 수신기의 입력을 상기 제1송수공용기와 접속하고, 상기 N개의 송신기 1개를 교정송신기로 정하여 상기 교정송신기로부터 신호를 송출하고, 상기 N개의 수신기 1개를 교정수신기로서 차례로 선택하고, 상기 교정송신기로부터 송출되어 상기 분기기, 주파수 변환기 및 제2송수공용기를 통해 상기 부가안테나로부터 송신된 신호를 상기 교정수신기가 속하는 브랜치의 안테나소자 및 제1송수공용기를 통해 상기 교정수신기에 입력하고, 각각의 브랜치의 교정수신기에서 검출한 측정치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상교정치를 구한다.
상기 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 상기 교정제어회로의 제어에 의해 교정송신기에서 송출된 신호는 상기 분기기, 주파수 변환기 및 제2송수공용기를 통해 상기 부가안테나에서 송신된다. 이 신호는 차례로 선택된 브랜치의안테나소자 및 제1송수공용기를 통해 각각의 교정수신기에 입력된다.
따라서 1개의 교정송신기에서 송출된 신호를 각 브랜치의 안테나를 경유하는 경로를 통해 각각의 교정수신기로 검출할 수 있다.
또한 본 발명은, 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는 상기 제1스위치를 제어하고 상기 N개의 수신기 중 교정수신기로 정한 1개의 수신기의 입력에 상기 주파수 변환기의 출력을 접속하고, 상기 N개의 송신기 1개를 교정송신기로서 차례로 선택함과 동시에 선택한 교정송신기로부터 신호를 송출하고, 상기 교정송신기에서 송출된 신호를 상기 분기기에서 분기하여 상기 제2스위치를 통해 주파수 변환기로 입력하고 상기 주파수 변환기가 출력하는 신호를 상기 제3스위치 및 제1스위치를 통해 교정수신기의 입력에 인가하고, 각각의 브랜치의 교정송신기에서 송출된 신호에 대해 상기 교정수신기에서 검출한 측정치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상교정치를 구한다.
상기 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 상기 교정제어회로의 제어에 의해 차례로 선택된 교정송신기에서 각각 신호가 송출된다. 이들 신호는 분기기로 분기되어 상기 제2스위치를 통해 주파수 변환기에 입력된다. 주파수 변환기에서 출력되는 신호는 상기 제3스위치 및 제1스위치를 통해 교정수신기의 입력에 인가된다.
따라서 각각의 브랜치의 교정송신기에서 송출된 신호를 안테나를 경유하지 않는 경로를 통해 상기 교정수신기로 검출할 수 있다.
또한 본 발명은, 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 교정제어회로는 상기 N개의 송신기 1개를 교정송신기로 정하여 상기 교정송신기로부터 신호를 송출하고, 상기 N개의 수신기 1개를 교정수신기로서 차례로 선택하고, 상기 교정송신기에서 송출된 신호를 상기 분기기에서 분기하여 상기 제2스위치를 통해 주파수 변환기의 입력에 인가하고, 상기 주파수 변환기에서 출력되는 신호를 상기 제3스위치 및 제1스위치를 통해 교정수신기의 입력에 인가하고, 각각의 브랜치의 교정수신기에서 검출한 측정치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상교정치를 구하는 것을 특징으로 한다.
상기 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 상기 교정제어회로의 제어에 의해 1개의 교정송신기에서 신호가 송출된다. 이 신호는 분기기로 분기되어 상기 제2스위치를 통해 주파수 변환기의 입력에 인가된다. 주파수 변환기에서 출력되는 신호는 상기 제3스위치 및 제1스위치를 통해 선택된 브랜치의 교정수신기의 입력에 차례로 인가된다.
따라서 1개의 교정송신기에서 송출된 신호를 안테나를 경유하지 않는 경로를 통해 각각의 브랜치의 교정수신기로 차례로 검출할 수 있다.
또한 본 발명은, 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 1개의 송신기에서 출력되는 주파수가 f1인 신호를 f2의 주파수로 변환하는 제1주파수 변환기와, 상기 제2송수공용기에서 입력되는 주파수가 f1인 신호를 f2의 주파수로 변환하여 출력하는 제2주파수 변환기를 설치했다.
상기 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는, 부가안테나에 대하여 송출하는 신호의 주파수를 변환하기 위한 제1주파수 변환기와, 부가안테나로 수신된신호의 주파수를 변환하기 위한 제2주파수 변환기가 독립해 있다. 이 때문에 주파수 변환기의 입력 및 출력을 절환하기 위한 스위치를 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 N개의 안테나소자를 1개의 직선상에 같은 간격으로 배치함과 동시에 2개의 안테나소자의 중간위치에 상기 부가안테나를 배치한다.
이와 같이 N개의 안테나소자 및 부가안테나를 배치함으로써 적어도 2개의 안테나소자와 부가안테나의 거리를 동일하게 할 수 있다. 또 부가안테나를 여러개 설치하는 경우에는 각각의 부가안테나에 대해 그것과 2개의 안테나소자의 거리가 동일해지도록 배치하고 복수의 부가안테나를 스위치로 절환하면 된다.
또한 본 발명은, 제6적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서, 상기 N개의 안테나소자를 1개의 원주상에 같은 간격으로 배치함과 동시에 상기 원주의 중심위치에 상기 부가안테나를 배치한다.
이와 같이 N개의 안테나소자 및 부가안테나를 배치함으로써 부가안테나와 N개의 안테나소자의 거리를 모두 동일하게 할 수 있다.
더욱이 청구항 중의 부호는 청구항의 해석에 영향을 주지 않는다.
도 1은 제1실시형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이고,
도 2는 제1실시형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 3은 제1실시형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 4는 제2실시형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이고,
도 5는 제2실시형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 6은 제2실시형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 7은 제3실시형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이고,
도 8은 제3실시형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 9는 제3실시형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 10은 주파수 (f1-f2)의 생성회로예(1)을 도시한 블록도이고,
도 11은 주파수 (f1-f2)의 생성회로예(2)를 도시한 블록도이고,
도 12는 제4실시형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블록도이고,
도 13은 제4실시형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 14는 제4실시형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 15a 및 도 15b는 안테나소자 및 부가안테나의 배치예(1)를 도시한 평면도이고,
도 16은 안테나소자 및 부가안테나의 배치예(2)를 도시한 평면도이고,
도 17은 제5실시형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블록도이고,
도 18은 i번째 브랜치의 각 부의 진폭·위상치를 도시한 블록도이고,
도 19는 제6실시형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블록도이고,
도 20은 제6실시형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 21은 제6실시형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 22는 제7실시형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블록도이고,
도 23은 제7실시형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 24는 제7실시형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 25는 제8실시형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블록도이고,
도 26은 제9실시형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블록도이고,
도 27은 제10실시형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블록도이고,
도 28은 교정/수신신호 분리부의 구성을 도시한 블록도이고,
도 29는 제10실시형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 30은 제10실시형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이고,
도 31은 어레이안테나의 구성 및 지향패턴을 도시한 그래프이고,
도 32는 진폭 및 위상오차와 널심도의 관계를 도시한 그래프이고,
도 33은 종래 예의 교정회로(1)를 도시한 블록도이고,
도 34는 종래 예의 적응 어레이안테나와 FDD시스템의 조합을 도시한 블록도이고,
도 35a 및 도 35b는 종래 예의 교정회로(2)를 도시한 블록도이다.
이하의 실시예는 청구항에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 목적을 달성하기 위해 실시예 중에 설명되어 있는 특징의 모든 조합이 반드시 필요하지는 않다.
(제1실시형태)
본 발명의 적응 어레이안테나 송수신장치의 일실시형태에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
도 1은 이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 2는 이 형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다. 도 3은 이 형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다.
이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치는, 송수공용기의 일례가 되는 써큘레이터(12), 지향성제어 연산회로에 해당하는 지향성제어 연산부(26), 로컬신호 생성부에 해당하는 신호발생부(24), 분기기의 일례가 되는 커플러(15), 교정제어회로에 해당하는 교정연산부(25)를 포함한다.
도 1에 있어서 어레이안테나는 나란히 배치된 N(임의의 정수)개의 안테나소자(11)로 구성되어 있다. 이 형태에서는 각 요소의 부호 다음에 부가한 괄호내의 수치에 의해 그것이 배치된 어레이안테나의 브랜치의 구분을 표시하고 있다. 또한 도 1 중의 각 화살표는 신호의 방향을 나타내고 있다. 또 이하의 설명에 있어서 각 요소의 브랜치를 구별할 필요가 없는 경우에는 각 부호의 괄호 및 괄호내의 수치 표기는 생략한다.
도 1의 예에서는 안테나소자(11)마다 그것을 포함하는 브랜치유니트(10)를 구성하고 있다. 각 브랜치유니트(10)는 안테나소자(11), 써큘레이터(12), 송신기(13), 수신기(14), 커플러(15) 및 스위치(16)로 구성되어 있다.
써큘레이터(12)는 안테나소자(11)를 송신과 수신으로 공용하기 위해 설치되어 있다. 커플러(15)는 송신기(13)가 출력하는 신호의 일부분을 분기하여 취출하기위해 설치되어 있다.
송신하는 경우 각 송신기(13)에서 송출되는 신호는 커플러(15) 및 써큘레이터(12)를 통해 안테나소자(11)에서 무선신호로서 방사된다. 수신하는 경우에는 안테나소자(11)로 수신된 신호가 써큘레이터(12) 및 스위치(16)를 통해 수신기(14)에 입력된다.
이 예에서는 송신기(13)가 출력하는 신호의 주파수 즉 송신주파수는 f1이고, 수신기(14)의 수신주파수는 f2이고, 송신주파수 f1과 수신주파수 f2는 다르다.
도 1의 적응 어레이안테나 송수신장치에는 N개의 브랜치 유니트(10) 외에 스위치(21), 주파수 변환기(22), 스위치(23), 신호발생부(24), 교정연산부(25) 및 지향성 제어연산부(26)가 설치되어 있다.
지향성 제어연산부(26)는 어레이안테나의 지향패턴을 적응제어하기 위해 N개의 브랜치의 신호를 합성함과 동시에 합성시의 각 브랜치의 가중을 제어한다.
교정연산부(25)는 각 브랜치 유니트(10)의 송신기(13) 및 수신기(14)의 진폭·위상오차를 개별적으로 구하여 교정한다. 실제로는 교정연산부(25)는 도 2에 도시한 제어를 실시하여 각 송신기(13)의 교정에 이용하는 값을 구하고 도 3에 도시한 제어를 실시하여 각 수신기(14)의 교정에 이용하는 값을 구한다.
스위치(16),(21) 및 (23)의 각각은 전기적으로 제어 가능하게 구성되어 있으며 이 예에서는 교정연산부(25)의 제어에 의해 각각의 접속상태가 절환된다.
스위치(21)는 N개의 브랜치 유니트(10)의 커플러(15)로부터의 신호 중 하나를 선택하여 주파수 변환기(22)에 입력한다. 스위치(23)는 주파수 변환기(22)가 출력하는 신호를 N개의 브랜치 유니트(10) 중에서 선택하고 싶은 어느 한 스위치(16)에 부여한다. 각 브랜치 유니트(10)의 스위치(16)는, 써큘레이터(12)로부터의 수신신호와 스위치(23)가 출력하는 신호 중 어느 한쪽을 선택하여 수신기(14)에 입력한다.
신호발생부(24)는 상기 송신주파수 f1과 수신주파수 f2의 차분에 해당하는 주파수(｜f1-f2｜)의 신호를 출력한다. 주파수 변환기(22)는 스위치(21)가 출력하는 신호와 신호발생부(24)가 출력하는 신호를 혼합한 결과를 출력한다. 스위치(21)가 출력하는 신호는 송신기(13)가 출력하는 신호의 일부분이기 때문에 그 주파수는 f1이고, 신호발생부(24)가 출력하는 신호의 주파수는 (｜f1-f2｜)이다.
주파수가 f1인 신호와 주파수가 (｜f1-f2｜)인 신호를 주파수 변환기(22)로 합성(혼합)함으로써 주파수 변환기(22)의 출력에는 f2의 주파수성분를 얻을 수 있다. 즉 송신기(13)가 출력하는 주파수가 f1인 신호는 주파수 변환기(22)를 지나면 주파수가 f2인 신호로 변환된다.
수신기(14)의 수신주파수는 f2이기 때문에 주파수 변환기(22)가 출력하는 신호를 수신기(14)에 입력하면 송신기(13)가 출력한 신호의 진폭이나 위상을 수신기(14)로 측정할 수 있다.
요컨대 종래의 교정회로에서는 송신주파수와 수신주파수가 다른 경우에는 송신기에서 출력한 신호를 수신기에 입력하여 교정할 수는 없지만 도 1의 장치의 경우에는 주파수 변환기(22)로 주파수를 변환하기 때문에 송신주파수와 수신주파수가 다른 경우에도 송신기(13)가 출력한 신호를 수신기(14)에 입력하여 교정할 수 있다.
신호발생부(24)가 출력하는 주파수가 (｜f1-f2｜)인 신호에 대해서는 수신기의 로컬신호와 송신기의 로컬신호를 이용하여 생성할 수 있다. 즉 신호발생부(24)는 예컨대 도 10에 도시한 회로, 또는 도 11에 도시한 회로에서 실현된다.
도 10은 베이스밴드대의 주파수와 통신주파수대의 주파수를 직접 변환하는 직접변환(direct conversion)방식의 회로를 도시하고 있으며 도 11은 중간주파수를 설치하여 베이스밴드대와 통신주파수대 사이의 주파수변환을 2단계의 주파수변환으로 수행하는 수퍼헤테로다인방식의 회로를 도시하고 있다.
도 10의 회로에 있어서는 송신부(60)가 주파수변환에 이용하고 있는 발진기(61)의 출력신호의 주파수가 송신주파수 f1과 동일하고 수신부(70)가 주파수변환에 이용하고 있는 발진기(71)의 출력신호의 주파수가 수신주파수 f2와 동일하기 때문에 발진기(61)의 출력신호와 발진기(71)의 출력신호를 주파수 변환기(80)로 혼합함으로써 양자의 차분의 주파수 (f1-f2)를 얻을 수 있다.
도 11의 회로에 있어서는 중간주파수가 fIF인 경우를 상정하고 있다. 따라서 송신부(60)의 발진기(65)가 출력하는 신호의 주파수는 (f1-fIF)이고 수신부(70)의 발진기(75)가 출력하는 신호의 주파수는 (f2-fIF)이다. 도 11에 도시한 바와 같이 발진기(65)의 출력신호와 발진기(75)의 출력신호를 주파수 변환기(80)로 혼합함으로써 양자의 차분의 주파수 (f1-f2)를 얻을 수 있다.
도 10 또는 도 11에 도시한 회로에 의해 도 1의 신호발생부(24)를 구성하는 경우에는 송신기(13) 및 수신기(14)가 각각의 주파수변환에 이용하고 있는 로컬신호를 이용하여 (f1-f2)의 신호를 생성하기 때문에 새로운 발진기를 설치할 필요 없이 회로구성이 간략화된다. 더구나 신호발생부(24)의 내부에서 이용하는 주파수와 실제의 송신주파수 및 수신주파수의 사이에 편차가 생기지 않기 때문에 교정의 정밀도가 개선된다.
또 도 1의 회로에 있어서 송신기(13)의 출력에서 커플러(15)를 통해 신호를 취출하는 것은 수신측 회로의 허용입력레벨에 비해 송신기(13)의 출력이 크기 때문이다. 커플러(15)를 이용함으로써 비교적 레벨이 작은 신호를 송신기(13)의 출력에서 취출할 수 있다.
다음에 도 2에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 브랜치유니트 10(1)을 기준 브랜치로 정했지만 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다.
단계 S10에서는 스위치(23)를 제어하여 주파수 변환기(22)의 출력을 기준 브랜치의 스위치 16(1)과 접속한다. 다음 단계 S11에서는 기준 브랜치의 스위치 16(1)을 제어하여 스위치(23)의 출력과 기준브랜치의 수신기 14(1)의 입력을 접속한다.
다음 단계 S12에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 또한 단계 S13∼S19의 처리는 카운터(i)의 값에 따라 반복실행된다.
단계 S13에서는 카운터의 값(i)에 해당하는 브랜치의 커플러 15(i)의 출력을 선택하도록 스위치(21)를 절환한다. 단계 S14에서는 카운터의 값(i)에 해당하는 브랜치의 송신기 13(i)에서 신호를 송신한다. 또 송신기 13(i)에서 신호를 송신하는 것은 측정 동안만으로 충분하다.
단계 S15에서는 기준브랜치의 수신기 14(1)가 수신한 i번째 신호 K(i)를 수신기 14(1)의 출력신호에서 측정한다. 이 신호 K(i)는 수신한 신호의 진폭 및 위상의 정보를 포함하는 값이다. 첫회는 카운터(i)의 값이 1이기 때문에 단계 S15에서 S16을 통해 단계 S17로 진행되어 카운터(i)의 값을 카운트업하여 단계 S13으로 되돌아간다.
2회째 이후에는 카운터(i)의 값이 1이 아니기 때문에 단계 S15에서 S16을 통해 단계 S18로 진행된다. 단계 S18에서는 다음 수학식 1에 의해 i번째 브랜치의 교정치 H(i)를 구한다.
H(i)=K(i)/K(1)
N개의 모든 브랜치에 대해 처리가 종료되지 않은 경우에는 단계 S18에서 S19를 통해 단계 S17로 진행되어 카운터의 값(i)을 카운트업하여 단계 S13으로 되돌아간다.
따라서 도 2의 교정제어순서를 실행하면 2번째∼N번째 각각의 브랜치에 대해 교정치 H(i)가 개별적으로 구해진다. 이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준으로 하고 있기 때문에 당연히 첫번째 브랜치의 교정치 H(1)는 1이다.
여기서 신호 K(i)는 다음 수학식 2로 표시된다.
K(i)=T(i)·Q·R (1)
단,
T(i) : 송신기 13(i)에 발생하는 진폭·위상치
Q : 온도특성에 의한 진폭·위상치의 변동성분
R(1) : 수신기 14(1)에 발생하는 진폭·위상치
따라서 수학식 1을 변형하여 다음 수학식 3을 얻을 수 있다.
H(i)= K(i)/K(1)
= (T(i)·Q·R(1))/(T(1)·Q·R(1))
= T(i)/T(1)
요컨대 도 2의 교정제어순서에서 얻어지는 교정치 H(i)는 송신기 13(i)의 진폭·위상치의 기준브랜치에 대한 상대치이다. 또한 측정되는 진폭·위상치는 온도특성 등의 시간변화의 영향에 의해서 변동되지만 그 성분(Q)은 상기 수학식 3에서 상쇄되기 때문에 온도특성의 영향은 교정치 H(i)에는 나타나지 않는다.
따라서 각 브랜치로 송신할 때 도 2의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 H(i)를 각각의 송신기 13(i)의 진폭·위상치로 승산함으로써 송신기(13)에 있어서 진폭·위상치의 브랜치간의 오차를 보정할 수 있다.
다음에 도 3에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 브랜치유니트 10(1)를 기준 브랜치로 정했지만 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다.
단계 S20에서는 스위치(21)를 제어하여 기준 브랜치의 커플러 15(1)의 출력을 선택한다. 또한 단계 S21에서는 기준 브랜치의 송신기 13(1)에서 신호를 송신한다. 또 송신기 13(1)가 신호를 송신하는 것은 측정 동안만으로도 충분하다.
단계 S22에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 단계 S23∼S29의 처리는 카운터(i)의 값에 따라 반복실행된다.
단계 S23에서는 스위치(23)를 제어하여 주파수 변환기(22)의 출력을 카운터(i)의 값에 따른 브랜치의 스위치 16(i)와 접속한다. 단계 S24에서는 스위치 16(i)를 제어하여 주파수 변환기(22)의 출력과 i번째 브랜치의 수신기 14(i)의 입력을 접속한다.
단계 S25에서는 i번째 브랜치의 수신기 14(i)가 수신한 신호 S(i)를 수신기 14(i)의 출력신호에서 측정한다. 이 신호 S(i)는 수신한 신호의 진폭 및 위상의 정보를 포함하는 값이다. 첫회는 카운터(i)의 값이 1이기 때문에 단계 S25에서 S26을 통해 단계 S27로 진행되며 카운터(i)의 값을 카운트업하여 단계 S23으로 되돌아간다.
2회째 이후에는 카운터(i)의 값이 1 이외이기 때문에 단계 S25에서 S26을 통해 단계 S28로 진행된다. 단계 S28에서는 다음 수학식 4에 의해 i번째 브랜치의 교정치 P(i)는 수학식 4로서 산출된다.
P(i)= S(i)/S(1)
N개의 모든 브랜치에 대해 처리가 종료되지 않은 경우에는 단계 S28에서 S29를 통해 단계 S27로 진행되며 카운터(i)의 값을 카운트업하여 단계 S23로 되돌아간다.
따라서 도 3의 교정제어순서를 실행하면 2번째∼N번째 각각의 브랜치에 대해서 교정치 S(i)가 개별적으로 구해진다. 이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준으로 하고 있기 때문에 당연히 첫번째 브랜치의 교정치 P(1)는 1이다.
여기서 신호 S(i)는 다음 수학식 5로 표시된다.
S(i)= T(1)·Q·R(i)
단,
T(1) : 송신기 13(1)에 발생하는 진폭·위상치
Q : 온도특성에 의한 진폭·위상치의 변동성분
R(1) : 수신기 14(i)에 발생하는 진폭·위상치
따라서 수학식 4를 변형하여 다음 수학식 6을 얻을 수 있다.
P(i)= S(i)S(1)/
= (T(1)·Q·R(i))/(T(1)·Q·R(1))
= R(i)/R(1)
요컨대 도 3의 교정제어순서에서 얻어지는 교정치 P(i)는 송신기 14(i)의 진폭·위상치의 기준브랜치에 대한 상대치이다. 또한 측정되는 진폭·위상치는 온도특성 등의 시간변화의 영향에 의해 변동되지만 그 성분(Q)은 상기 수학식 6에서 상쇄되기 때문에 온도특성의 영향은 교정치 P(i)에는 나타나지 않는다.
따라서 각 브랜치로 송신할 때 도 3의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 P(i)를 각각의 송신기 14(i)의 진폭·위상치로 승산함으로써 송신기(14)에 있어서 진폭·위상치의 브랜치 간의 오차를 보정할 수 있다.
상기 수학식 2 및 수학식 5에 있어서의 온도특성에 의한 진폭·위상치의 변동성분(Q)은, 실제로는 각 브랜치의 송신기(13)에 있어서의 변동성분과 수신기(14)에 있어서의 변동성분과 교정에 이용하는 주파수 변환기(22)에 있어서의 변동성분을 포함하고 있다. 따라서 시간의 경과에 따른 온도변화에 대하여 주파수 변환기(22)의 특성이 변화하지만, 주파수 변환기(22)에 대해서는 교정처리로 어느 한 브랜치의 진폭·위상치를 측정할 때에도 공통으로 이용하고 있기 때문에 단일 주파수 변환기(22)의 진폭·위상치의 변동성분(Q)은 구하는 교정치에 영향을 미치지 않는다.
(제2실시형태)
본 발명의 적응 어레이안테나 송수신장치의 일실시형태에 대해 도 4∼도 6을 참조하여 설명한다.
도 4는 이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 5는 이 형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다. 도 6은 이 형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다.
이 형태는 제1실시형태의 변형예이며 도 4∼도 6에 있어서 제1실시형태와 대응하는 요소 및 처리는 동일한 부호 및 단계번호를 붙여 표시했다.
이 형태적응 어레이안테나 송수신장치는 송수공용기의 일례가 되는 써큘레이터(12), 지향성 제어연산회로에 해당하는 지향성 제어연산부(26), 로컬신호 생성회로에 해당하는 신호발생부(24), 분기기의 일례가 되는 커플러(15), 커플러(32) 및교정제어회로에 해당하는 교정연산부(25B)를 포함한다.
도 1과 마찬가지로 도 4의 어레이안테나는 나란히 배치된 N(임의의 정수)개의 안테나소자(11)로 구성되어 있다. 이 형태에서는 각 요소의 부호 다음에 부가한 괄호내의 수치에 의해 그것이 배치된 어레이안테나의 브랜치의 구분을 표시해 놓았다. 또한 도 4 중의 각 화살표는 신호의 방향을 나타내고 있다. 또 이하의 설명에 있어서 각 요소의 브랜치를 구별할 필요가 없는 경우에는 각 부호의 괄호 및 괄호내의 수치의 표기는 생략한다.
도 4의 예에는 안테나소자(11)마다 그것을 포함하는 브랜치유니트(30)를 구성하였다. 각 브랜치유니트(30)는 안테나소자(11), 써큘레이터(12), 송신부(31), 수신기(14), 커플러(15) 및 스위치(16)로 구성되어 있다.
송신부(31)는 송신기(35), 커플러(32) 및 주파수 변환기(33)를 구비하고 있다. 이 예에서는 송신기(35)가 출력하는 신호의 주파수는 f2로서 수신기(14)의 수신주파수와 동일하다. 그러나 송신기(35)의 출력에 접속된 주파수 변환기(33)는 송신기(35)가 출력하는 신호의 주파수를 f1로 변환하여 써큘레이터(12)에 인가한다. 따라서 송신주파수는 f1이고 수신기(14)의 수신주파수와 다르다. 또 이 예에서는 (f1>f2)이다.
써큘레이터(12)는 안테나소자(11)를 송신과 수신으로 공용하기 위해 설치되어 있다. 커플러(15)는 주파수 변환기(33)로 주파수변환된 주파수가 f1인 송신신호를 분기하여 취출하기 위해 설치되어 있다. 또한 커플러(32)는 송신부(31)의 내부에서 송신기(35)가 출력하는 주파수가 f2인 송신신호를 분기하여 직접 취출하기 위해 설치되어 있다.
도 4의 적응 어레이안테나 송수신장치에는 N개의 브랜치유니트(30) 외에 주파수 변환기(22), 신호발생부(24), 스위치(38), 분배기(39), 교정연산부(25B) 및 지향성 제어연산부(26)가 설치되어 있다.
주파수 변환기(22)가 출력하는 주파수가 (｜f1-f2｜)인 신호는 분배기(39)로 분배되어 주파수 변환기(22) 및 각 브랜치의 주파수 변환기(33)에 인가된다.
스위치(21)는 N개의 브랜치 중 어느 한 커플러(15)로부터의 신호(주파수가 f1)를 선택하여 주파수 변환기(22)에 인가한다. 스위치(38)는 기준으로서 정한 첫번째 브랜치의 송신부 31(1)에서 커플러(32)가 취출한 신호(주파수가 f2)를 N개의 브랜치 중에서 선택한 1개의 스위치(16)에 인가한다.
기준 브랜치의 스위치 16(1)은 써큘레이터 12(1)로부터의 수신신호와, 주파수 변환기(22)로부터의 신호와, 스위치(38)로부터의 신호 중 어느 하나를 선택하여 수신기 14(1)의 입력에 인가한다. 또한 기준 브랜치 이외의 스위치 16(2)∼16(N)은 각각 써큘레이터(12)로부터의 수신신호와 스위치(38)로부터의 신호 중 어느 하나를 선택하여 수신기(14)의 입력에 인가한다.
도 4의 교정연산부(25B)는 도 5에 도시한 송신기의 교정제어순서와 도 6에 도시한 수신기의 교정제어순서를 각각 실행한다.
도 5에 도시한 송신기의 교정제어순서의 대부분의 내용은 이미 설명한 도 2와 동일하다. 다른 것은 도 5의 단계 S10B 뿐이다. 도 5의 단계 S1OB에서는 기준 브랜치의 스위치 16(1)를 제어하여 주파수 변환기(22)의 출력을 수신기 14(1)의 입력과 접속한다.
따라서 각 브랜치의 송신부(31)에서 송출된 신호를 기준 브랜치의 수신기 14(1)로 수신할 수 있다. 송신부(31)를 교정하는 경우에는 송신부(31)에 포함되는 주파수 변환기(33)의 특성을 포함한 진폭·위상치를 측정해야 한다.
그래서 주파수가 f1인 송신신호를 커플러 15(1)로 취출하여 스위치(21)를 통해 주파수 변환기(22)에 입력하고 주파수를 f2로 변환하고 나서 스위치 16(1)를 통해 수신기 14(1)의 입력에 인가하고 있다. 수신기(14)의 수신주파수는 f2이기 때문에 주파수 변환기(22)가 출력하는 신호를 수신기(14)로 측정할 수 있다.
도 5의 단계 St5로 측정되는 신호 K(i)는 다음 수학식 7로 표시된다.
K(i)= T(i)·Q·R(1)
단,
T(i) : 송신기 31(i)에 발생하는 진폭·위상치
Q : 주파수 변환기(22)의 온도특성에 의한 진폭·위상치의 변동성분
R(1) : 수신기 14(1)에 발생하는 진폭·위상치
따라서 도 5의 단계 S18에서 구해지는 i번째 브랜치의 교정치 H(i)는 다음 수학식 8으로 표시된다.
H(i)= K(i)/K(1)
= (T(i)·Q·R(1))/(T(1)·Q·R(1))
= T(i)/T(1)
요컨대 도 5의 교정제어순서에서 얻어지는 교정치 H(i)는 송신부 31(i)의 진폭·위상치의 기준브랜치에 대한 상대치이다. 또한 측정되는 진폭·위상치는 온도특성 등의 시간변화의 영향에 의해 변동되지만 그 성분(Q)은 상기 수학식 8에서 상쇄되기 때문에 온도특성의 영향은 교정치 P(i)에는 나타나지 않는다.
따라서 각 브랜치로 송신할 때 도 5의 교정제어순서로 얻어진 교정치 H(i)를 각각의 송신기 31(i)의 진폭·위상치로 승산함으로써 송신기(31)에 있어서 진폭·위상치의 브랜치간의 오차를 보정할 수 있다.
도 6에 도시한 수신기의 교정제어순서의 대부분의 내용은 이미 설명한 도 3과 동일하다. 단계 S20은 불필요하기 때문에 생략되어 있다. 또한 도 6의 단계 S23 B에서는 스위치(38)를 제어하여 기준 브랜치의 송신부 31(1)에 설치한 커플러(32)의 출력을 I번째 브랜치의 스위치 16(1)과 접속한다.
또한 도 6의 단계 S24B에서는 i번째 브랜치의 스위치 16(i)을 제어하여 스위치(38)의 출력과 i번째 브랜치의 수신기 14(i)의 입력을 접속한다.
따라서 기준 브랜치의 송신기 35(1)에서 송출된 신호를 각 브랜치의 수신기 14(i)에 입력할 수 있다. 송신기(35)의 출력신호의 주파수 f2는 수신기(14)의 수신주파수 f2와 동일하기 때문에 각 수신기 14(i)는 스위치(16)에서 입력된 신호를 그대로 수신할 수 있다.
수신기(14)를 교정하는 경우에는 송신부(31)에 포함되는 주파수 변환기(33)의 특성을 고려할 필요는 없기 때문에 주파수 변환기(33)에서 주파수 변환하기 전의 신호를 커플러(32)로 취출하여 수신기(14)에 직접 입력할 수 있다.
도 6의 단계 S25에서 측정되는 신호 S(i)는 다음 수학식 9로 표시된다.
S(i)= T(1)·R(i)
단,
T(1) : 송신기 35(1)에 발생하는 진폭·위상치
R(i) : 수신기 14(i)에 발생하는 진폭·위상치
따라서 도 6의 단계 S28에서 얻어지는 i번째 브랜치의 교정치 P(i)는 다음 수학식 10으로 표시된다.
P(i) = S(i)/S(1)
= (T(1)·R(i))/(T(1)·R(1))
= R(i)/R(1)
요컨대 도 6의 교정제어순서에서 얻어지는 교정치 P(1)는 수신기 14(i)의 진폭·위상치의 기준 브랜치에 대한 상대치이다. 따라서 각 브랜치로 수신할 때 도 3의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 P(i)를 각각의 수신기 14(i)의 진폭·위상치에 승산함으로써 수신기(14)에 있어서 진폭·위상치의 브랜치간의 오차를 보정할 수 있다.
상기 수학식 8에 있어서 온도특성에 의한 진폭·위상치의 변동성분(Q)은 실제로는 각 브랜치의 송신부(31)에 있어서의 변동성분과, 수신기(14)에 있어서의 변동성분과, 교정에 이용하는 주파수 변환기(22)에 있어서의 변동성분을 포함하고 있다. 따라서 시간의 경과에 따른 온도변화에 대하여 주파수 변환기(22)의 특성이 변화하지만 주파수 변환기(22)에 대해서는 교정처리로 어느 한 브랜치의 진폭·위상치를 측정할 때에도 공통으로 이용하고 있기 때문에 단일의 주파수 변환기(22)의 진폭·위상치의 변동성분(Q)은 구하는 교정치에 영향을 미치지 않는다.
(제3실시형태)
본 발명의 적응 어레이안테나 송수신장치의 일실시형태에 대해 도 7∼도 9를 참조하여 설명한다.
도 7은 이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 8은 이 형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다. 도 9는 이 형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다.
이 형태는 제1실시형태의 변형예로서, 도 7∼도 9에 있어서 제1실시형태와 대응하는 요소 및 처리는 동일한 부호 및 단계번호를 붙여 도시한다.
이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치는, 송수공용기의 일례가 되는 써큘레이터(12), 지향성 제어연산회로에 해당하는 지향성 제어연산부(26), 로컬신호 생성회로에 해당하는 신호발생부(24), 분기기의 일례가 되는 커플러(15) 및 교정제어회로에 해당하는 교정연산부(25C)를 포함한다.
도 7에 있어서, 어레이안테나는 나란히 배치된 N(임의의 정수)개의 안테나소자(11)로 구성되어 있다. 이 형태에서는 각 요소의 부호 다음에 부가한 괄호내의 수치에 의해 그것이 배치된 어레이안테나의 브랜치 구분을 나타내고 있다. 또한 도7 중의 각 화살표는 신호의 방향을 나타내고 있다. 또 이하의 설명에 있어서 각 요소의 브랜치를 구별할 필요가 없는 경우에는 각 부호의 괄호 및 괄호내의 수치의 표기는 생략한다.
도 7의 예에서는 안테나소자(11)마다 그것을 포함하는 브랜치유니트(40)를 구성하고 있다. 각 브랜치유니트(40)는 안테나소자(11), 써큘레이터(12), 송신기(13), 수신기(14), 커플러(15), 스위치(16),(41),(42) 및 주파수 변환기(43)로 구성되어 있다.
단 N번째 브랜치유니트40(N)에 대해서는 불필요한 스위치(41),(42), 주파수 변환기(43)는 생략되어 있다.
써큘레이터(12)는, 안테나소자(11)를 송신과 수신으로 공용하기 위해 설치되어 있다. 커플러(15)는, 송신기(13)가 출력하는 신호의 일부분을 분기하여 취출하기 위해서 설치되어 있다.
송신을 하는 경우 각 송신기(13)에서 송출되는 신호는 커플러(15) 및 써큘레이터(12)를 통해 안테나소자(11)에서 무선신호로서 방사된다. 수신을 하는 경우에는 안테나소자(11)로 수신된 신호가 써큘레이터(12) 및 스위치(16)를 통해 수신기(14)에 입력된다.
이 예에서는, 송신기(13)가 출력하는 신호의 주파수 즉 송신주파수는 f1이고 수신기(14)의 수신주파수는 f2이며 송신주파수 f1과 수신주파수 f2는 다르다.
도 7의 적응 어레이안테나 송수신장치에는 N개의 브랜치유니트(40) 외에 신호발생부(24), 분배기(39), 교정연산부(25C) 및 지향성 제어연산부(26)가 설치되어있다.
지향성 제어연산부(26)는 어레이안테나의 지향패턴을 적응제어하기 위해 N개의 브랜치 신호를 합성함과 동시에 합성시의 각 브랜치의 가중을 제어한다.
교정연산부(25C)는 각 브랜치유니트(40)의 송신기(13) 및 수신기(14)의 진폭·위상오차를 개별적으로 구하여 교정한다. 실제로는 교정연산부(25C)는 도 8에 도시한 제어를 실시하여 각 송신기(13)의 교정에 이용하는 값을 구하고 도 9에 도시한 제어를 실시하여 각 수신기(14)의 교정에 이용하는 값을 구한다.
스위치(16),(41) 및 (42)의 각각은 전기적으로 제어 가능하게 구성되어 있으며 이 예에서는 교정연산부(25C)의 제어에 의해 각각의 접속상태가 절환된다.
i번째 브랜치의 스위치 41(i)는 해당 브랜치의 커플러 15(i)로부터의 신호와, 인접하는 브랜치의 커플러 15(i+1)로부터의 신호 중 어느 한쪽을 선택하여 주파수 변환기 43(i)에 입력한다.
각 브랜치의 주파수 변환기(43)는, 각각 분배기(39)로부터의 신호(주파수는 f1-f2)를 이용하여 스위치(41)가 출력하는 신호(주파수는 f1)의 주파수를 f2로 변환한다.
i번째 브랜치의 스위치(42)는, 해당 브랜치의 주파수 변환기 43(i)가 출력하는 신호(주파수는 f2)를 해당 브랜치의 스위치 16(i)과, 인접하는 브랜치의 스위치 16(i+1) 중 어느 한쪽에 선택적으로 출력한다.
이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준 브랜치로서 정하고 있다. 기준브랜치의 스위치 16(1)은 해당 브랜치의 스위치(42)가 출력하는 신호와 써큘레이터(12)로부터의 수신신호 중 어느 한쪽을 선택하여 수신기(14)의 입력에 인가한다.
2번째∼(N-1)번째 브랜치의 스위치 16(j)은, 각각 인접하는 브랜치의 스위치 42(j-1)로부터의 신호와, 해당 브랜치의 스위치 42(j)로부터의 신호와, 써큘레이터(12)로부터의 신호 중에서 어느 하나를 선택하여 수신기(14)의 입력에 인가한다.
N번째 브랜치의 스위치 16(N)는 인접하는 브랜치의 스위치 42(N-1)로부터의 신호와 써큘레이터(12)로부터의 신호 중 어느 하나를 선택하여 수신기(14)의 입력에 인가한다.
신호발생부(24)는 송신주파수 f1과 수신주파수 f2의 차분에 해당하는 주파수(｜f1-f2｜)의 신호를 출력한다. 이 신호는 분배기(39)에 의해 분배되어 각 회로에 인가된다. 각 브랜치의 주파수 변환기(43)는 신호발생부(24)로부터의 신호(｜f1-f2｜)를 이용하여 송신기(13)에서 출력되는 신호의 주파수를 f1에서 f2로 변환한다.
수신기(14)의 수신주파수는 f2이기 때문에 각 주파수 변환기(43)가 출력하는 신호를 수신기(14)에 입력하면 송신기(13)가 출력한 신호의 진폭이나 위상을 수신기(14)로 측정할 수 있다.
또 도 7의 예에서는 안테나소자(11)의 배열 순서에 맞춰 결정한 각각 2개의 브랜치의 조합에 대해 스위치(41),(42)가 신호의 경로를 선택하도록 구성되어 있다. 그러나 스위치(41),(42)가 선택하는 2개의 브랜치의 조합에 대해서는 안테나소자(11)가 실제로 인접해 있는 2개의 브랜치와 동일할 필요는 없으며 임의로 결정할수 있다.
다음에 도 8에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 브랜치유니트 40(1)를 기준 브랜치로 정하고 있지만 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다.
단계 S30에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 또한 단계 S31에서는 카운터(j)의 값을 카운터(i)의 값에 1을 가산한 값으로 정한다. 단계 S31∼S45의 처리는 카운터(i),(j)의 값에 따라 반복 실행된다. 더욱이 카운터(i)의 값은 주목하는 브랜치를 나타내며 카운터(j)의 값은 주목하는 브랜치에 인접하는 브랜치를 나타내고 있다.
단계 S32에서는 주목 브랜치의 스위치 42(i)를 제어하여 주파수 변환기(43)의 출력과 인접 브랜치의 스위치 16(j)를 접속한다. 또한 단계 S33에서는 인접 브랜치의 스위치 16(j)를 제어하여 주목 브랜치의 스위치 42(i)의 출력을 인접브랜치의 수신기 14(j)의 입력과 접속한다.
단계 S34에서는 카운터의 값(i)에 해당하는 주목 브랜치의 송신기 13(i)에서 신호를 송신한다. 또 송신기 13(i)로부터의 신호를 송신하는 것은 측정 동안만으로도 충분하다.
단계 S35에서는 카운터의 값(i)에 해당하는 주목 브랜치의 스위치 41(i)를 제어하여 커플러 15(i)의 출력을 선택한다. 단계 S36에서는 인접 브랜치의 수신기 14(i)가 수신한 j번째 신호 K1(j)를 수신기 14(j)의 출력신호로부터 측정한다. 이 신호 K1(j)은 수신한 신호의 진폭 및 위상의 정보를 포함하는 값이다.
단계 S37에서는 카운터의 값(j)에 해당하는 인접 브랜치의 송신기 13(1)에서 신호를 송신한다. 또, 송신기 13(j)으로부터 신호를 송신하는 것은 측정 동안만으로도 충분하다.
단계 S38에서는 카운터(i)의 값에 해당하는 주목 브랜치의 스위치 41(i)를 제어하여 인접 브랜치의 커플러 15(j)의 출력을 선택한다. 단계 S39에서는 인접 브랜치의 수신기 14(j)가 수신한 j번째 신호 K2(j)를 수신기 14(j)의 출력신호로부터 측정한다. 이 신호 K2(j)는 수신한 신호의 진폭 및 위상의 정보를 포함하는 값이다.
다음 단계 S40에서는 다음 수학식 11에 의해 j번째 브랜치의 교정치 H2(j)를 산출한다.
H2(j) = K2(j)/K1(j)
첫회는 카운터(i)의 값이 1이기 때문에 단계 S41에서 S42를 통해 단계 S43으로 진행되고 카운터(i)의 값을 카운트업하여 단계 S31로 되돌아간다. 2회째 이후에는 카운터(i)의 값이 1이 아니기 때문에 단계 S41에서 S44를 통해 단계 S45로 진행된다.
단계 S42에서는 교정치 H2(j)를 교정치 H3(j)으로 하여 저장한다. 또한 단계 S44에서는 전의 브랜치에 대해 구해진 i번째 교정치 H3(i)을 해당 브랜치(주목브랜치 및 인접브랜치)에 대해 구한 j번째 교정치 H2(j)에 승산하고 그 결과를 교정치 H3(j)로 하여 저장한다.
따라서 도 8의 처리를 실행하면 각 브랜치에 대해 j번째 교정치 H3(j)을 얻을 수 있다(j = 2∼N).
단계 S36에서 얻어지는 신호 K1(j) 및 단계 S39에서 얻어지는 신호 K2(j)는 수학식 12 및 수학식 13으로 각각 표시된다.
K1(j) = T(i)·Q(i)·R(j)
K2(j) = T(i)·Q(i)·R(j)
단,
T(i), T(j) : 송신기 13(i),13(j)에 발생하는 진폭·위상치
Q(i) : 주파수 변환기 43(i)의 온도특성에 의한 진폭·위상치의 변동성분
R(j) : 수신기 14(j)에 발생하는 진폭·위상치
따라서 수학식 11을 변형하여 다음 수학식 14를 얻을 수 있다.
H2(j) = K2(j)/K1(j)
= (T(j)·Q(i)·R(j))/(T(i)·Q(i)·R(j))
= T(j)/T(i)
단계 S42, S44의 교정치 H3(j)에 대해 설명한다. 예컨대 j = 2의 경우는 수학식 14에서 교정치 H2(2) = H3(2)가 된다. j>2의 경우 교정치 H3(3)는 수학식 15으로 표시된다.
H3(3) = H3(2)·H2(3)
= H2(2)·H2(3)
=((T(2)/T(1))·(T(3)/T(2))
= T(3)/T(1)
따라서 교정치 H3(4)는 수학식 16으로 표시된다.
H3(4) = H3(3)·H2(4)
= (T(3)/T(1))·H2(4)
= (T(3)/T(1))·(T(4)/T(3))
= (T(4)/T(1))
상기와 같은 계산에 의해 교정치 H3(j)는 수학식 17로 표시된다.
H3(j) = H3(i)·H2(j)
= T(j)/T(1)
요컨대 도 8의 교정제어순서에서 얻어지는 교정치 H3(j)는 송신기 13(j)의 진폭·위상치의 기준 브랜치에 대한 상대치이다. 또한 측정되는 진폭·위상치는 온도특성 등의 시간변화의 영향에 의해 변동하지만 그 성분(Q)은 수학식 14에서 상쇄되기 때문에 온도특성의 영향은 교정치 H3(j)에는 나타나지 않는다.
따라서 각 브랜치로 송신할 때 도 8의 교정제어순서에서 얻어진 교정치H3(j)를 각각의 송신기 13j의 진폭·위상치로 승산함으로써 송신기(13)에 있어서의 진폭·위상치의 브랜치간의 오차를 보정할 수 있다.
다음에 도 9에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 브랜치유니트 40(1)을 기준브랜치로 정하고 있지만 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다.
단계 S50에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 또한 단계 S51에서는 카운터(j)의 값을 카운터(i)의 값에 1을 가산한 값으로 정한다. 단계 S51∼S65의 처리는 카운터(i),(j)의 값에 따라 반복 실행된다. 더욱이 카운터(i)의 값은 주목하는 브랜치를 나타내며, 카운터(j)의 값은 주목하는 브랜치에 인접하는 브랜치를 나타내고 있다.
단계 S52에서는 카운터(i)의 값에 해당하는 주목브랜치의 송신기 13(i)에서 신호를 송신한다. 더욱이 송신기 13(i)에서 신호를 송신하는 것은 측정 동안만으로도 충분하다. 단계 S53에서는 카운터의 값(i)에 해당하는 주목브랜치의 스위치 41(i)를 제어하여 커플러 15(i)의 출력을 선택한다.
단계 S54에서는 주목 브랜치의 스위치 42(i)를 제어하여 주파수 변환기(43)의 출력과 주목브랜치의 스위치 16(i)를 접속한다. 또한 단계 S55에서는 주목 브랜치의 스위치 16(i)를 제어하여 주목 브랜치의 스위치 42(i)의 출력을 주목 브랜치의 수신기 14(i)의 입력과 접속한다.
단계 S56에서는 주목 브랜치의 수신기 14(i)가 수신한 j번째 신호 S1(j)를 수신기 14(i)의 출력신호로부터 측정한다. 이 신호 S1(j)는 수신한 신호의 진폭 및위상의 정보를 포함하는 값이다.
단계 S57에서는 주목 브랜치의 스위치 42(i)를 제어하여 주파수 변환기(43)의 출력과 인접 브랜치의 스위치 16(j)를 접속한다. 또한 단계 S58에서는 인접 브랜치의 스위치 16(j)를 제어하여 주목 브랜치의 스위치 42(i)의 출력을 인접 브랜치의 수신기 14(j)의 입력과 접속한다.
단계 S59에서는 인접브랜치의 수신기 14(j)가 수신한 j번째 신호 S2(j)를 수신기 14(j)의 출력신호에서 측정한다. 이 신호 S2(j)는 수신한 신호의 진폭 및 위상의 정보를 포함하는 값이다.
다음 단계 S60에서는 수학식 18에 의해 j번째 브랜치의 교정치 P2(j)를 구한다.
P2(j) = S2(j)/S1(j)
첫회는 카운터(i)의 값이 1이기 때문에 단계 S61에서 S62를 통해 단계 S63으로 진행되고 카운터(i)의 값을 카운트업하여 단계 S51로 되돌아간다. 2회째 이후는 카운터(i)의 값이 1 이외이기 때문에 단계 S61에서 S64를 통해 단계 S65로 진행된다.
단계 S62에서는 교정치 P2(j)를 교정치 P3(j)로 하여 저장한다. 또한 단계 S64에서는, 전의 브랜치에 대해 구해진 i번째 교정치 P3(i)를 해당 브랜치(주목브랜치 및 인접브랜치)에 대해 구한 j번째 교정치 P2에 승산하고 그 결과를 교정치 P3(j)로 하여 저장한다.
따라서 도 9의 처리를 실행하면 각 브랜치에 대해 j번째 교정치 P3(j)를 얻을 수 있다(j = 2∼N).
단계 S56에서 얻어지는 신호 S1(j) 및 단계 S59에서 얻어지는 신호 S2(j)는 각각 수학식 19 및 수학식 20으로 표시된다.
S2(j) = T(i)·Q(i)·R(i)
S1(j) = T(i)·Q(i)·R(j)
단,
T(i) : 송신기 13(i)에 발생하는 진폭·위상치
Q(i) : 주파수 변환기 43(i)의 온도특성에 의한 진폭·위상치의 변동성분
R(i),R(j) : 수신기 14(i),14(j)에 발생하는 진폭·위상치
따라서 수학식 18을 변형하여 수학식 21을 얻을 수 있다.
P2(j) = S2(j)/S1(j)
= (T(i)·Q(i)·R(j))/(T(i)·Q(i)·R(i))
= R(j)/R(i)
단계 S62, S64의 교정치 P3(j)에 대해 설명한다. 예컨대 j = 2인 경우는 수학식 21에서 교정치 P3(2) = P2(2)가 된다. 교정치 P3(3)은 수학식 22로 표시된다.
P3(3) = P3(2)·P2(3)
= P2(2)·PH2(3)
=((R(2)/R(1))·(R(3)/R(2))
= R(3)/R(1)
따라서 교정치 P3(4)는 수학식 23로 표시된다.
P3(4) = P3(3)·P2(4)
= (R(3)/R(1))·P2(4)
= (R(3)/R(1))·(R(4)/R(3))
= (R(4)/R(1)
상기와 같은 계산에 의해 교정치 P3(j)은 수학식 24로 표시된다.
P3(j) = P3(i)·P2(j)
= R(j)/R(1)
요컨대 도 9의 교정제어순서에서 얻어지는 교정치 P3(j)는 수신기 14(j)의 진폭·위상치의 기준브랜치에 대한 상대치이다. 또한 측정되는 진폭·위상치는 온도특성 등의 시간변화의 영향에 의해 변동하지만 그 성분(Q)은 상기 수학식 21에서 상쇄되기 때문에 온도특성의 영향은 교정치 P3(j)에는 나타나지 않는다.
따라서 각 브랜치로 수신할 때 도 9의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 P3(j)를 각각의 수신기 14(j)의 진폭·위상치에 승산함으로써 수신기(14)에 있어서의 진폭·위상치의 브랜치간의 오차를 보정할 수 있다.
(제4실시형태)
본 발명의 적응 어레이안테나 송수신장치의 일실시형태에 대해 도 12∼도 16 및 도 10, 도 11, 도 18을 참조하여 설명한다.
도 12는 이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 13은 이 형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다. 도 14는 이 형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다. 도 15a는 안테나소자 및 부가안테나의 배치예(1)를 도시한 평면도이다. 도 16은 안테나소자 및 부가안테나의 배치예(2)를 도시한 평면도이다.
도 10은 주파수 f1-f2의 생성회로예(1)를 도시한 블럭도이다. 도 11은 주파수 f1-f2의 생성회로예(2)를 도시한 블럭도이다. 도 18은 i번째 브랜치의 각부의 진폭·위상치를 도시한 블럭도이다.
이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치는, 지향성 제어연산회로에 해당하는 지향성 제어연산부(125), 분기기의 일례가 되는 커플러(122), 송수공용기의 일례가 되는 써큘레이터(113), 써큘레이터(114) 및 교정제어회로에 해당하는 교정연산부(124)를 포함한다.
도 12에 있어서 어레이안테나는 나란히 배치된 N(임의의 정수)개의 안테나소자(111)로 구성되어 있다. 이 형태에서는 각 요소의 부호 다음에 부가한 괄호내의 수치에 의해 그것이 배치된 어레이안테나의 브랜치의 구분을 표시하고 있다. 또한 도 12 중의 각 화살표는 신호의 방향을 나타내고 있다. 또 이하의 설명에 있어서각 요소의 브랜치를 구별할 필요가 없는 경우에는 각 부호의 괄호 및 괄호내의 수치의 표기는 생략한다.
도 12의 예에서는 안테나소자(111)마다 그것을 포함하는 브랜치유니트(110)가 구성되어 있다. N개의 모든 브랜치유니트(110)는 동일한 구성으로 되어 있다. 각 브랜치유니트(110)는 안테나소자(111), 스위치(112), 써큘레이터(113),(114), 송신부(115), 주파수 변환기(116), 스위치(117) 및 수신기(118)로 구성되어 있다.
송신부(115)는 송신기(121), 커플러(122) 및 주파수 변환기(123)를 구비하고 있다. 커플러(122)는 송신부(115) 내부에서 송신기(121)가 출력하는 신호의 일부분을 분기하여 취출하기 위해 설치되어 있다.
써큘레이터(113),(114) 및 (112)는 안테나소자(111)를 송신과 수신으로 공용하기 위해서 설치되어 있다. 통신를 위해 송신할 경우 각 송신부(115)에서 송출되는 신호는 써큘레이터(113) 및 스위치(112)를 통해 안테나소자(111)에서 무선신호로서 방사된다. 또한 통신을 위해 수신하는 경우에는 안테나소자(111)로 수신된 신호가 스위치(112), 써큘레이터(113) 및 스위치(117)를 통해 수신기(118)에 입력된다.
이 예에서는 송신부(115)가 출력하는 신호의 주파수 즉 통신에 이용하는 어레이안테나의 송신주파수는 f1이고 통신에 이용하는 어레이안테나 및 수신기(118)의 수신주파수는 f2로서 송신주파수 f1과 수신주파수 f2는 다르다.
단 송신부(115)의 내부에 있어서 송신기(121)가 송출하는 신호의 주파수는 수신기(118)의 수신주파수와 같은 f2로 되어 있다. 송신기(121)가 송출하는 신호는주파수 변환기(123)를 통해 송신주파수 f1로 변환된다. 커플러(122)는 주파수가 f2인 신호를 송신기(121)의 출력으로부터 취출한다. 또한 주파수 변환기(116)는 주파수가 f1인 신호를 써큘레이터(114)에서 입력하여 주파수가 f2인 신호를 출력하도록 신호의 주파수를 변환한다.
도 12의 적응 어레이안테나 송수신장치에는 N개의 브랜치유니트(110) 외에 교정연산부(124), 지향성 제어연산부(125), 신호발생부(126), 분배기(127), 부가안테나(128) 및 스위치(129)가 설치되어 있다.
지향성 제어연산부(125)는 어레이안테나의 지향패턴을 적응제어하기 위해 N개의 브랜치의 신호를 합성함과 동시에 합성시의 각 브랜치의 가중을 제어한다.
교정연산부(124)는 각 브랜치유니트(110)의 송신계(송신부(115) 및 안테나소자(111)) 및 수신계(수신기(118) 및 안테나소자(111))의 진폭·위상오차를 개별적으로 구하여 교정한다. 실제로는 교정연산부(124)는 도 13에 도시한 제어를 실시하여 각 브랜치의 송신계의 교정에 이용하는 값을 구하고 도 14에 도시한 제어를 실시하여 각 브랜치의 수신계의 교정에 이용하는 값을 구한다.
스위치(112),(117),(129)의 각각은 전기적으로 제어 가능하게 구성되어 있으며 이 예에서는 교정연산부(124)의 제어에 의해 각각의 접속상태가 절환된다.
스위치(129)는 부가안테나(128)를 N개의 브랜치유니트(110) 중 어느 한 개의 스위치(112)와 접속한다. 각 브랜치의 스위치(112)는 안테나소자(111) 및 스위치(129) 중 어느 한쪽을 써큘레이터(113) 및 (114) 중 어느 한쪽과 접속한다. 각 브랜치의 스위치(117)는 써큘레이터(113)와 주파수 변환기(116)의 출력 중 어느한 쪽을 수신기(118)의 입력과 접속한다.
신호발생부(126)는 상기 송신주파수 f1과 수신주파수 f2의 차분에 해당하는 주파수(｜f1-f2｜)의 신호를 출력한다. 신호발생부(126)가 출력하는 신호는 분배기(127)를 통해 각 브랜치의 주파수 변환기(116),(123)에 인가된다. 각 브랜치의 주파수 변환기(116),(123)는 신호발생부(126)로부터의 신호를 이용하여 주파수를 변환한다.
즉 주파수 변환기(123)에 송신기(121)에서 입력되는 신호의 주파수는 f2이고 신호발생부(126)로부터의 신호의 주파수가 (｜f1-f2｜)이기 때문에 그들 신호의 합성(혼합)에 의해 주파수 변환기(123)에서 출력되는 신호의 주파수는 f1이 된다.
또한 주파수 변환기(116)에 써큘레이터(114)로부터 입력되는 신호의 주파수는 f1이고 신호발생부(126)로부터의 신호의 주파수가 (｜f1-f2｜)이기 때문에 그들 신호의 합성(혼합)에 의해 주파수 변환기(116)에서 출력되는 신호의 주파수는 f2가 된다.
이 예에서는 통신에 이용하는 송신주파수가 f1이고 수신주파수가 f2이기 때문에 1개의 브랜치에서 송출한 신호를 다른 브랜치로 검출하여 그대로 수신기(118)로 수신할 수는 없다. 그러나 주파수 변환기(116)를 이용하여 주파수를 변환함으로써 다른 브랜치에서 송출된 신호를 수신기(118)로 수신할 수 있다.
신호발생부(126)가 출력하는 주파수가 (｜f1-f2｜)인 신호에 대해서는 수신기의 로컬신호와 송신기의 로컬신호를 이용하여 생성할 수 있다.
즉 신호발생부(126)는 예컨대 도 10에 도시한 회로 또는 도 11에 도시한 회로에서 실현할 수 있다.
도 10은, 베이스밴드대의 주파수와 통신주파수대의 주파수를 직접 변환하는 직접변환방식의 회로를 도시하고 있으며 도 11은 중간주파수를 설치하여 베이스밴드대와 통신주파수대 사이의 주파수변환을 2단계의 주파수변환으로 수행하는 수퍼헤테로다인방식의 회로를 도시하고 있다.
도 10의 회로에 있어서는 송신부(160)가 주파수변환에 이용하고 있는 발진기(161)의 출력신호의 주파수가 송신주파수 f1과 동일하고 수신부(170)가 주파수변환에 이용하고 있는 발진기(171)의 출력신호의 주파수가 수신주파수 f2와 동일하기 때문에 발진기(161)의 출력신호와 발진기(171)의 출력신호를 주파수 변환기(180)로 혼합함으로써 양자의 차분의 주파수 (f1-f2)를 얻을 수 있다.
도 11의 회로에 있어서는 중간주파수가 fIF인 경우를 상정하고 있다. 따라서 송신부(160)의 발진기(165)가 출력하는 신호의 주파수는 (f1-fIF)이고 수신부(170)의 발진기(175)가 출력하는 신호의 주파수는 (f2-fIF)이다. 도 11에 도시한 바와 같이 발진기(165)의 출력신호와 발진기(175)의 출력신호를 주파수 변환기(180)로 혼합함으로써 양자의 차분의 주파수 (f1-f2)를 얻을 수 있다.
도 10 또는 도 11에 도시한 회로에 의해 도 12의 신호발생부(126)를 구성하는 경우에는 송신기(115) 및 수신기(118)의 각각의 주파수변환에 이용하고 있는 로컬신호를 이용하여 (f1-f2)의 신호를 생성하기 때문에 새로운 발진기를 설치할 필요 없이 회로구성이 간략화된다. 더구나 신호발생부(126)의 내부에서 이용하는 주파수와 실제의 송신주파수 및 수신주파수의 사이에 편차가 생기지 않기 때문에 교정의 정밀도가 개선된다.
더욱이 도 12의 회로에 있어서 송신기(121)의 출력에서 커플러(122)를 통해 신호를 취출하는 것은 수신측 회로의 허용입력 레벨에 비해 송신기(121)의 출력이 크기 때문이다. 커플러(122)를 이용함으로써 비교적 레벨이 작은 신호를 송신기(121)의 출력에서 취출할 수 있다.
부가안테나(128)를 설치하는 위치에 대해서는 어레이안테나를 구성하는 N개의 안테나소자(111)의 배치에 따라 결정해야 한다. 도 15a에 도시한 바와 같이 1개의 직선상에 안테나소자(111)가 같은 간격으로 나란히 배열되어 있는 경우에는 교정대상의 2개의 브랜치의 각 안테나소자(111)와 부가안테나(128)의 거리(d)가 동일해지도록 예컨대 2개의 안테나소자(111)의 중간위치에 부가안테나(128)를 배치하면 된다.
또한 도 16에 도시한 바와 같이 1개의 원주상에 같은 간격으로 안테나소자(111)가 모두 배치되어 있는 경우에는 원주의 중심위치에 부가안테나(128)를 배치하면 된다. 이 경우 안테나소자(111)와 부가안테나(128)의 거리(d)는 어느쪽 브랜치에 대해서도 동일하다.
이와 같이 부가안테나(128)를 배치하면, 후술하는 바와 같이 각 안테나소자(111)와 부가안테나(128) 사이의 전파손실이 같아져 그 영향을 받지 않은 교정치를 구할 수 있다.
다음에 도 13에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 브랜치유니트 10(1)을 기준 브랜치에 정해놓았지만 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다.
단계 S110에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 카운터(i)의 값은 교정의 대상이 되는 1개의 브랜치에 대응하고 있다. 단계 S111∼S127의 처리는 카운터(i)의 값에 따라 반복 실행된다.
단계 S111에서는 각각 2개의 브랜치에 해당하는 카운터(j),(k)의 값을 카운터(i)의 값에 따라 결정한다. 단 카운터(j)의 값은 항상 카운터(i)의 값과는 다르도록 정하고 카운터(k)의 값은 항상 카운터(i)의 값과는 다르게 또한 카운터(j)의 값과도 다르게 정한다.
실제로는 카운터(i)의 값에 1을 가산한 결과를 카운터(j)에 세팅하고 카운터(i)의 값에 2를 가산한 결과를 카운터(k)에 세팅하면 된다. 단 카운터(j),(k)의 값이 브랜치수의 N을 넘은 경우에는 N을 감산한 값을 세팅한다.
이에 따라 카운터(i),(j),(k)의 값은 서로 다른 값이 되기 때문에 카운터(i),(j),(k)의 값으로 특정되는 브랜치를 선택함으로써 서로 다른 3개의 브랜치를 동시에 선택할 수 있다. 도 13의 처리에 있어서는 카운터(i),(j)의 값은 교정대상인 2개의 브랜치에 대응하고 카운터(k)의 값은 수신용의 공통 브랜치에 대응하고 있다.
단 교정대상인 2개의 브랜치에 대해서는 각 브랜치의 안테나소자(111)와 부가안테나(128)의 거리가 동일해지는 것을 동시에 선택하도록 카운터(i),(j)의 값을 결정할 필요가 있다.
도 16에 도시한 바와 같이 안테나소자(111)를 원주상에 배치하여 그 중심에부가안테나(128)를 배치하는 경우에는 어느 브랜치에 대해서도 안테나소자(111)와 부가안테나(128)의 거리가 같아지기 때문에 특별히 문제는 없다.
그러나 도 15a에 도시한 바와 같이 직선상에 안테나소자(111)를 배치하는 경우에는 선택한 교정대상인 2개의 브랜치의 안테나소자(111)로부터의 거리가 같아지도록 부가안테나(128)의 위치를 차차 변경할 필요가 있다.
단계 S112에서는 스위치(129) 및 카운터(k)의 값에 해당하는 브랜치의 스위치 112(k)를 제어하여 부가안테나(128)를 카운터(k)의 값에 해당하는 브랜치의 써큘레이터 114(k)와 접속한다.
단계 S113에서는 카운터(k)의 값에 해당하는 브랜치에 대해서 스위치 117(k)를 제어하여 주파수 변환기 116(k)의 출력을 수신기 118(k)의 입력과 접속한다.
단계 S114에서는 카운터(i)의 값에 해당하는 브랜치에 대해서 스위치 112(i)를 제어하여 주파수 변환기 123(i)의 출력과 안테나소자 111(i)를 접속한다.
단계 S115에서는 카운터(i)의 값에 해당하는 브랜치의 송신기 121(i)에서 신호를 송신한다. 이 경우 송신기 121(i)가 출력하는 신호는 커플러 122(i)를 통하고 주파수 변환기 123(i)에서 주파수가 f1로 변환되어 써큘레이터 113(i) 및 스위치 112(i)를 통해 안테나소자 111(i)에서 무선신호로서 송신된다.
이 무선신호는 부가안테나(128)에 의해 수신된다. 부가안테나(128)가 수신한 신호는 스위치(129)를 통해 카운터(k)의 값에 해당하는 브랜치에 입력되어 스위치 112(k), 써큘레이터 114(k)를 통하고 주파수 변환기 116(k)에서 주파수가 f2로 변환되어 스위치 117(k)을 통해 수신기 118(k)에 입력된다.
그리고 단계 S116에서는 수신기 118(k)의 수신출력에서 현재 선택하고 있는 브랜치의 신호(진폭·위상치) G1(j)을 측정한다. 측정이 종료되면 다음 단계 S117에서 송신기 121(i)의 송신을 정지한다.
상기와 같이 단계 S118에서는 카운터(j)의 값에 해당하는 브랜치에 대해 스위치 112(j)를 제어하여 주파수 변환기 123(j)의 출력과 안테나소자 111(j)를 접속한다.
단계 S119에서는 카운터(j)의 값에 해당하는 브랜치의 송신기 121(j)에서 신호를 송신한다. 이 경우 송신기 121(j)가 출력하는 신호는 커플러 122(j)를 통하고, 주파수 변환기 123(j)에서 주파수가 f1로 변환되어 써큘레이터 113(j) 및 스위치 112(j)를 통해 안테나소자 111(j)로부터 무선신호로서 송신된다.
이 무선신호는 부가안테나(128)에 의해 수신된다. 부가안테나(128)가 수신한 신호는 스위치(129)를 통해 카운터(k)의 값에 해당하는 브랜치에 입력되어 스위치 112(k), 써큘레이터 114(k)를 통하고, 주파수 변환기 116(k)에서 주파수가 f2로 변환되어 스위치 117(k)를 통해 수신기 118(k)로 입력된다.
그리고 단계 S120에서는 수신기 118(k)의 수신출력에서 현재 선택하고 있는 브랜치의 신호(진폭·위상치) G2(j)를 측정한다. 측정이 종료되면 다음 단계 S121에서 송신기 121(j)의 송신을 정지한다.
단계 S122에서는 다음 수학식 101의 계산에 의해 교정치 H2(j)를 구한다.
H2(j) = G2(j)/G1(j)
첫회의 처리에서는 카운터(i)의 값이 1이기 때문에 단계 S122부터 S123을 통해 S124로 진행되고 단계 S125에서 카운터(i)의 값을 갱신하여 단계 S111로 되돌아간다. 단계 S124에서는 교정치 H2(j)를 교정치 H3(j)으로서 저장한다.
2회째 이후의 처리에서는 카운터(i)의 값이 1 이외이기 때문에 단계 S122부터 S123을 통해 S126으로 진행되어 단계 S127, S125를 통해 단계 S111로 되돌아간다. 이 경우도 단계 S125에서 카운터(i)의 값이 갱신된다.
단계 S126에서는 다음 수학식 102의 계산에 의해 교정치 H2(j)를 수정한 결과를 교정치 H3(j)로 하여 저장한다.
H3(j) = H3(i)·H2(j)
모든 브랜치에 대해 처리가 종료되면 2번째∼N번째 각각의 브랜치에 대해 교정치 H3(j)이 개별적으로 구해진다. 이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준으로 하고 있기 때문에 당연히 첫번째 브랜치의 교정치 H3(j)는 1이다.
그런데 도 13의 단계 S116, S120에서 측정되는 진폭·위상치 G1(j), G2(j)는 다음 수학식 103 및 수학식 104로 표시된다.
G1(j) = T(i)·M(i,f1)·L1(k)·M2(f1)·Q(k)·R(k)
G2(j) = T(j)·M(j,f1)·L2(k)·M2(f1)·Q(k)·R(k)
단,
T(i),T(j) : 송신부 115(i),115(j)의 진폭·위상
M(i,f1) : 안테나소자 111(i)의 f1에 관한 진폭·위상
M(j,f1) : 안테나소자 111(j)의 f1에 관한 진폭·위상
L1(k) : 안테나소자 111(i)와 부가안테나(128) 사이의 전파손실
L2(k) : 안테나소자 111(j)와 부가안테나(128) 사이의 전파손실
M2(f1) : 부가안테나(128)의 f1에 관한 진폭·위상
Q(k) : 주파수 변환기 116(k)의 진폭·위상
R(k) : 수신기 118(k)의 진폭·위상
이 형태에서는 안테나소자 111(i)와 부가안테나(128)의 거리는 안테나소자 111(j)과 부가안테나(128)의 거리와 동일하기 때문에 전파손실 L1(k), L2(k)은 동일하다. 또한 부가안테나(128) 및 카운터(k)에 해당하는 브랜치는 카운터(i),(j)에 해당하는 2개의 브랜치에 공통으로 이용되고 있기 때문에 그들 성분은 공통이다. 따라서 상기 수학식 101을 변형하면 다음 수학식 105를 얻을 수 있다.
H2(j) = G2(j)/G1(j)
= (T(j)·M(j,f1)·L2(k)·M2(f1)·Q(k)·R(k)/
(T(i)·M(i,f1)·L1(k)·M2(f1)·Q(k)·R(k))
= (T(j)·M(j,f1))/(T(i)·M(i,f1))
즉 도 18에 도시한 바와 같은 송신부(115)의 f1에 관한 진폭·위상의 성분 T(i)과 안테나소자 111(i)의 f1에 관한 진폭·위상의 성분 M(i,ft)을 합친 i번째브랜치의 송신계 전체의 진폭·위상치가, 다른 브랜치와의 비율로서 브랜치마다 구해진다.
단계 S124, S126의 교정치 H3(j)에 대해 설명한다. 예컨대 교정치 H3(3)은 다음 수학식 106으로 표시된다.
H3(3) = H3(2)·H2(3)
= H2(2)·H2(3)
= ((T(2)·M(2,f1))/((T(1)·M(1,f1)))·
(T(3)·M(3,f1))/(T(2)·M(2,f1)))
= (T(3)·M(3,f1))/(T(1)·M(1,f1))
따라서 교정치 H3(4)는 다음 수학식 107로 표시된다.
H3(4) = H3(3)·H2(4)
= ((T(3)·M(3,f1))/(T(1)·M(1,f1)))·H2(4)
((T(3)·M(3,f1))/(T(1)·M(1,f1)))·
((T(4)·M(4,f1))/(T(3)·M(3,f1)))
= ((T(4)·M(4,f1))/(T(1)·M(1,f1)))
상기와 같은 계산에 의해 교정치 H3(j)는 다음 수학식 108로 표시된다.
H3(j) = H3(i)·H2(j)
= ((T(j)·M(j,f1))/(T(1)·M(1,f1)))
요컨대 도 13의 교정제어순서에서 얻어지는 교정치 H3(j)은 j번째 브랜치의 송신계(송신부 115(j) 및 안테나소자 111(j))의 진폭·위상치의 기준브랜치에 대한 상대치이다. 또한 측정되는 진폭·위상치는 온도특성 등의 시간변화의 영향에 의해 변동하지만 그 성분(Q)은 상기 수학식 105로 상쇄되기 때문에 온도특성의 영향은 교정치 H3(Q)에는 나타나지 않는다.
이와 같이 단일의 부가안테나(128)를 쓰는 것만으로도 기준 브랜치에 대한 상대치로서 각 브랜치의 교정치 H3(j)를 구할 수 있다. 각 브랜치로 송신할 때에는 도 13의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 H3(j)를 각각의 송신부 115(j)의 진폭·위상치에 승산함으로써 송신부(115)에 있어서의 진폭·위상치의 브랜치간의 오차를 보정할 수 있다.
다음에 도 14에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 브랜치유니트 110(1)를 기준 브랜치로 정해 놓았지만 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다.
단계 S130에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 카운터(i)의 값은 교정의 대상이 되는 1개의 브랜치에 대응하고 있다. 단계 S131∼S145의 처리는 카운터(i)의 값에 따라 반복 실행된다.
단계 S131에서는, 각각 2개의 브랜치에 해당하는 카운터(j),(k)의 값을 카운터(i)의 값에 따라 결정한다. 단 항상 카운터(j)의 값은 카운터(i)의 값과는 다르도록 정하고 카운터(k)의 값은 항상 카운터(i)의 값과는 다르며 또한 카운터(j)의값과도 다른 값으로 정한다.
실제로는 카운터(i)의 값에 1을 가산한 결과를 카운터(j)에 세팅하고 카운터(i)의 값에 2를 가산한 결과를 카운터(k)에 세팅하면 된다. 단 카운터(j),(k)의 값이 브랜치수의 N을 넘은 경우에는 N을 감산한 값을 세팅한다.
이에 따라 카운터(i),(j),(k)의 값은 서로 다른 값이 되기 때문에 카운터(i),(j),(k)의 값으로 특정되는 브랜치를 선택함으로써 서로 다른 3개의 브랜치를 동시에 선택할 수 있다. 도 14의 처리에 있어서는 카운터(i),(j)의 값은 교정대상인 2개의 브랜치에 대응하며 카운터(k)의 값은 송신용의 공통의 브랜치에 하고 있다.
단 교정대상인 2개의 브랜치에 대해서는 각 브랜치의 안테나소자(111)와 부가안테나(128)의 거리가 같아지는 것을 동시에 선택하도록 카운터(i),(j)의 값을 결정해야 한다.
도 16에 도시한 바와 같이 안테나소자(111)를 원주상에 배치하여 그 중심에 부가안테나(128)를 배치하는 경우에는 어느 브랜치에 대해서도 안테나소자(111)와 부가안테나(128)의 거리가 같아지기 때문에 특별히 문제는 없다.
그러나 도 15a에 도시한 바와 같이 직선상에 안테나소자(111)를 배치하는 경우에는 선택한 교정대상인 2개의 브랜치의 안테나소자(111)로부터의 거리가 같아지도록 부가안테나(128)의 위치를 차차 변경해야 한다.
단계 S132에서는 스위치(129) 및 카운터(k)의 값에 해당하는 브랜치의 스위치 112(k)를 제어하여 부가안테나(128)를 카운터(k)의 값에 해당하는 브랜치의 써큘레이터 114(k)와 접속한다.
단계 S133에서는 카운터(k)의 값에 해당하는 브랜치의 송신기 121(k)에서 신호를 송출한다. 이 경우 송신기 121(k)에서 출력되는 신호는 커플러 122(k)로 분기되어 써큘레이터 114(k), 스위치 112(k) 및 스위치(129)를 통해 부가안테나(128)에서 무선신호로서 송신된다.
부가안테나(128)에서 송신된 무선신호는 각 브랜치의 안테나소자(111)로 수신할 수 있다. 또한 이 경우에는 송신기 121(k)가 출력하는 신호를 주파수 변환기 123(k)를 통과시키지 않고 주파수 f2인 채로 부가안테나(128)에서 송신하기 때문에 수신측 브랜치에서는 주파수를 변환하지 않고 수신기(118)로 신호를 수신할 수 있다.
단계 S134에서는 카운터(i)의 값에 해당하는 브랜치에 대해 스위치 112(i)를 제어하여 안테나소자 111(i)과 써큘레이터 113(i)를 접속한다.
단계 S135에서는 카운터(i)의 값에 해당하는 브랜치에 대해 스위치 117(i)를 제어하여 써큘레이터 113(i)과 수신기(118)의 입력을 접속한다.
이 경우 안테나소자 111(i)로 수신된 신호는 스위치 112(i), 써큘레이터 113(i), 스위치 117(i)을 통해 수신기 118(i)에 입력된다. 그래서 단계 S136에서는 수신기 118(i)의 수신출력에서 선택된 브랜치의 신호(진폭·위상치) S1(j)를 측정한다.
상기와 같이 단계 S137에서는 카운터(j)의 값에 해당하는 브랜치에 대하여 스위치 112(j)를 제어하여 안테나소자 111(j)과 써큘레이터 113(j)을 접속한다.
단계 S138에서는 카운터(j)의 값에 해당하는 브랜치에 대해 스위치 117(j)를 제어하여 써큘레이터 113(j)과 수신기(118)의 입력을 접속한다.
이 경우 안테나소자 111(j)로 수신된 신호는 스위치 112(j), 써큘레이터 113(j), 스위치 117(j)를 통해 수신기 118(j)에 입력된다. 그래서 단계 S139에서는 수신기 118(j)의 수신출력에서 선택된 브랜치의 신호(진폭·위상치) S2(j)를 측정한다.
단계 S140에서는 다음 수학식 109의 계산에 의해 교정치 P2(j)를 산출한다.
P2(j) = S2(j)/S1(j)
첫번째 처리에서는 카운터(i)의 값이 1이기 때문에 단계 S140부터 S141을 통해 S142로 진행되어 단계 S143에서 카운터(i)의 값을 갱신하여 단계 S131로 되돌아간다. 단계 S142에서는 교정치 P2(j)를 교정치 P3(j)으로 하여 저장한다.
2회째 이후의 처리에서는 카운터(i)의 값이 1 이외이기 때문에 단계 S140부터 S141을 통해 S144로 진행되어 단계 S145, S143을 통해 단계 S131로 되돌아간다. 이 경우에도 단계 S143에서 카운터(i)의 값이 갱신된다.
단계 S144에서는 다음 수학식 110의 계산에 의해 교정치 P2(j)를 수정한 결과를 교정치 P3(j)으로 하여 저장한다.
P3(j) = P3(i)·P2(j)
모든 브랜치에 대해 처리가 종료되면 2번째∼N번째의 각각의 브랜치에 대해교정치 P3(j)이 개별적으로 구해진다. 이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준으로 하고 있기 때문에 당연히 첫번째 브랜치의 교정치 P3(j)은 1이다.
그런데 도 14의 단계 S136, S139에서 측정되는 진폭·위상치 S1(j), S2(j)는 다음 수학식 111 및 수학식 112로 표시된다.
S1(j) = T(k)·M2(f2)·L1(k)·M(i,f2)·R(i)
S2(j) = T(k)·M2(f2)·L2(k)·M(j,f2)·R(j)
단,
T(k) : 송신기 121(k)의 진폭·위상
M2(f2) : 부가안테나(128)의 f2에 관한 진폭·위상
L1(k) : 안테나소자 111(i)과 부가안테나(128) 사이의 전파손실
L2(k) : 안테나소자 111(j)과 부가안테나(128) 사이의 전파손실
M(i,f2) : 안테나소자 111(i)의 f2에 관한 진폭·위상
M(j,f2) : 안테나소자 111(j)의 f2에 관한 진폭·위상
R(i) : 수신기 118(i)의 진폭·위상
R(j) : 수신기 118(j)의 진폭·위상
이 형태에서는 안테나소자 111(i)과 부가안테나(128)의 거리는 안테나소자 111(j)과 부가안테나(128)의 거리와 동일하기 때문에 전파손실 L1(k), L2(k)는 동일하다. 또한 부가안테나(128) 및 카운터(k)에 해당하는 브랜치는 카운터(i),(j)에해당하는 2개의 브랜치에 공통으로 이용되고 있기 때문에 그들 성분은 공통이다. 따라서 상기 수학식 109를 변형하면 다음 수학식 113을 얻을 수 있다.
P2(j) = S2(j)/S1(j)
= (T(k)·M2(f2)·L2(k)·M(j,f2)·R(j))/
(T(k)·M2(f2)·L1(k)·M(i,f2)·R(i))
= (M(j,f2)·R(j))/(M(i,f2)·R(i))
즉 도 18에 도시한 바와 같은 수신기 118(i)의 진폭·위상의 성분 R(i)과, 안테나소자 111(i)의 f2에 관한 진폭·위상의 성분 M(i,f2)을 합친 i번째 브랜치의 수신계 전체의 진폭·위상치가, 다른 브랜치와의 비율로서 브랜치마다 구해진다.
단계 S142, S144의 교정치 P3(j)에 대해 설명한다. 예컨대 교정치 P3(3)은 다음 수학식 114로 표시된다.
P3(3) = P3(2)·P2(3)
= P2(2)·P2(3)
= ((M(2,f2)·R(2))/(M(1,f2)·R(t)))·
((M(3,f2)·R(3))/(M(2,f2)·R(2)))
= (M(3,f2)·R(3))/(M(1,f2)·R(1))
따라서 교정치 P3(4)은 다음 수학식 115로 표시된다.
P3(4) = P3(3)·P2(4)
= ((M(3,f2)·R(3))/(M(1,f2)·R(1)))·P2(4)
= ((M(3,f2)·R(3))/(M(1,f2)·R(1)))·
((M(4,f2)·R(4))/(M(3,f2)·R(3)))
= (M(4,f2)·R(4))/(M(1,f2)·R(1))
상기와 같은 계산에 의해 교정치 P3(j)은 다음 수학식 116으로 표시된다.
P3(j) = P3(i)·P2(j)
= (M(j,f2)·R(j))/(M(1,f2)·R(1))
요컨대 도 14의 교정제어순서에서 얻어지는 교정치 P3(j)은 j번째 브랜치의 수신계(수신기 118(j) 및 안테나소자 111(j))의 진폭·위상치의 기준 브랜치에 대한 상대치이다.
따라서 각 브랜치로 수신할 때 도 14의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 P3(j)을 각각의 수신기 118(j)의 진폭·위상치에 승산함으로써 수신계에서의 진폭·위상치의 브랜치간의 오차를 보정할 수 있다.
또 부가안테나(128)에 대해서는 그 근방에 배치되는 안테나소자(111)와의 사이에서만 신호를 송수신할 수 있으면 되기 때문에 통신에 이용하는 일반 안테나와 같이 높은 이득을 가질 필요는 없다. 따라서 부가안테나(128)로서는 초소형 안테나 또는 프로브를 이용하는 것만으로도 충분하다.
상기 수학식 103 및 수학식 104에 있어서 온도특성에 의한 진폭·위상치의변동성분(Q)은 실제로는 각 브랜치의 송신기(121)에 있어서 변동성분과, 수신기(118)에 있어서의 변동성분과 교정에 이용하는 주파수 변환기(116)에 있어서의 변동성분을 포함하고 있다. 따라서 시간의 경과에 따른 온도변화에 대하여 주파수 변환기(116)의 특성이 변화하지만 주파수 변환기(116)에 대해서는 교정처리로 어느 브랜치의 진폭·위상치를 측정할 때이건 공통으로 이용하고 있기 때문에 단일의 주파수 변환기(116)의 진폭·위상치의 변동성분(Q)은 구하는 교정치에 영향을 미치지 않는다.
(제5실시형태)
본 발명의 적응 어레이안테나 송수신장치의 또 하나의 실시형태에 대해 도 17을 참조하여 설명한다. 도 17은 이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
이 형태는 제4실시형태의 변형예이다. 도 17에 있어서 도 12와 대응하는 요소는 동일한 부호를 붙여 도시했다. 제4실시형태와 동일한 요소에 대해서는 이하의 설명을 생략한다.
이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치는, 지향성 제어연산회로에 해당하는 지향성 제어연산부(125), 분기기의 일례가 되는 커플러(122), 커플러(131), 송수공용기의 일례가 되는 써큘레이터(113), 써큘레이터(114), 교정제어회로에 해당하는 교정연산부(124)를 포함한다.
FDD송수신장치에 있어서 안테나나 급전선의 부분은 온도 등의 급격한 환경변동의 영향을 비교적 받기 어렵지만 송신기 및 수신기는 그것에 내장되는 전력증폭기나 믹서 등의 고주파회로가 온도변화의 영향을 받기 쉽다.
따라서 안테나 및 급전선에 관한 교정은 빈번히 수행할 필요는 없지만 온도변화의 영향을 받기 쉬운 송신기 및 수신기에 대해서는 가능한 한 짧은 시간간격으로 교정을 하는 것이 바람직하다.
그래서 도 17에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는 제4실시형태의 교정기능 외에 송신부(송신기(121), 주파수 변환기(123)) 및 수신기(118)의 진폭 및 위상의 교정치를 안테나에서 분리하여 단독으로 브랜치마다 개별적으로 측정하기 위한 기능을 부가하고 있다. 안테나 및 급전선을 포함하는 교정치에 대해서는 이미 설명한 도 13도 도 14와 같은 처리순서로 산출할 수 있다.
도 17에 도시한 바와 같이 이 형태에서는 각각의 브랜치유니트(110)에 설치한 커플러(131)에 의해 주파수 변환기(123)가 출력하는 신호의 일부분을 분기하여 취출할 수 있다. 각 브랜치의 커플러(131)에 의해 취출된 신호는 각각 스위치(133)에 인가된다. 스위치(133)는 N개의 브랜치 중 어느 한 커플러(131)로부터의 신호를 선택한다.
또한 기준브랜치로서 정한 첫번째 브랜치유니트 110(1)에는 스위치(132)가 설치되어 있다. 스위치(132)는 써큘레이터 114(1)가 출력하는 신호와 스위치(133)가 선택한 신호 중 어느 하나를 선택하여 주파수 변환기(116)의 입력에 인가한다.
스위치(134)는 N개의 브랜치유니트(110) 중 어느 한개의 스위치(117)에 대해 커플러 122(1)로 분기된 신호를 출력한다. 각 브랜치의 스위치(117)는 써큘레이터(113)로부터의 수신신호와 주파수 변환기(116)의 출력신호와스위치(134)의 출력 중에서 어느 하나를 선택적으로 수신기(118)의 입력에 인가한다.
각 스위치(132),(133),(134),(117)의 선택상태는 교정연산부(124)의 제어에 의해 절환된다. 교정연산부(124)는 도 13, 도 14 외에 다음에 설명하는 교정을 위한 제어를 실시한다.
송신부에 관한 교정순서는 다음과 같다.
(1) 기준 브랜치로서 할당된 브랜치유니트 110(1)의 스위치(132)를 제어하여 스위치(133)의 출력을 주파수 변환기 116(1)의 입력과 접속한다. 또한 스위치 117(1)을 제어하여 주파수 변환기 116(1)의 출력을 수신기 118(1)의 입력에 접속한다.
(2) 한 개의 브랜치(i)를 선택하여 선택한 브랜치의 송신기(121)로부터 신호를 송출한다.
(3) 선택한 브랜치의 신호를 커플러 131(i)로 분기하고 신호를 보내어 이 신호를 스위치(133)로 선택한다.
(4) 기준브랜치의 수신기 118(1)의 수신출력으로부터 선택된 브랜치의 신호(진폭·위상치) X(i)를 측정한다.
상기 (2)∼(4)의 처리를 반복하여 모든 브랜치에 대해 순서대로 신호 X(i)를 측정한다.
이 경우 송신기 121(i)에서 출력되는 주파수가 f2인 신호는 커플러 122(1)를 통하고 주파수 변환기 123(i)에서 f1의 주파수로 변환되어 커플러 131(i)에서 분기되어 스위치(133)에 입력된다.
나아가 이 신호는 스위치(133) 및 스위치(132)를 통해 주파수 변환기 116(1)에서 f2의 주파수로 변환되어 스위치 117(1)을 통해 수신기 118(1)에 입력된다. 따라서 각 브랜치의 송신부(송신기(121), 주파수 변환기(123))에서 출력된 신호를 기준 브랜치의 수신기 118(1)로 측정할 수 있다.
여기서 측정되는 각 브랜치의 신호 X(i)는 다음 수학식 117로 표시된다.
X(i) = T(i)·Q(1)·R(1)
단,
T(i) : 각 브랜치의 안테나를 포함하지 않은 송신부의 진폭·위상
Q(1) : 기준 브랜치의 주파수 변환기 116(1)의 진폭·위상
R(1) : 기준 브랜치의 수신기 118(1)의 진폭·위상
따라서 다음 수학식 118에 의해 송신부의 교정치 A(i)를 얻을 수 있다.
A(i) = X(i)/X(1)
= T(i)·Q(1)·R(1)/T(1)·Q(1)·R(1)
= T(i)/T(1)
또한 수신부에 관한 교정순서는 다음과 같다.
(1) 기준브랜치 송신기 121(1)에서 신호를 송출하여 커플러 122(1)에서 이 신호를 분기하고 분기한 신호를 스위치(134)에 보낸다.
(2) 1개의 브랜치(i)를 선택하고 선택한 브랜치에 따라 스위치(134)를 절환한다.
(3) 선택한 브랜치(i)의 스위치 117(i)을 제어하여 스위치(134)의 출력을 수신기 118(i)의 입력에 접속한다.
(4) 선택한 브랜치의 수신기 118(i)의 수신출력에서 선택된 브랜치의 신호(진폭·위상치) Y(i)를 측정한다.
상기 (2)∼(4)의 처리를 반복하고 모든 브랜치에 대해 순서대로 신호 Y(i)를 측정한다.
여기에서 측정되는 각 브랜치의 신호 Y(i)는 다음 수학식 119로 표시된다.
Y(i) = T(1)·R(i)
단,
T(1) : 기준 브랜치의 송신기 121(1)의 진폭·위상
R(i) : 각 브랜치의 수신기 118(i)의 진폭·위상
따라서 다음 수학식 120에 의해 수신기 118(i)의 교정치 B(i)를 얻을 수 있다.
B(i) = Y(i)/Y(i)
= T(1)·R(i)/T(1)·R(1)
= R(i)/R(1)
따라서 이 형태에서는 안테나나 급전선을 포함하는 송수신부 전체의 진폭·위상의 교정치 뿐만 아니라 온도변화의 영향을 받기 쉬운 송신기에만 관한 교정치 및 수신기에만 관한 교정치를 브랜치마다 얻을 수 있다.
(제6실시형태)
본 발명의 적응 어레이안테나 송수신장치의 또 다른 일실시형태에 대해 도 19∼도 21을 참조하여 설명한다.
도 19는 이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 20은 이 형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다.
도 21은 이 형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다.
이 형태는 제4실시형태의 변형예이다. 도 19에 있어서 도 12와 대응하는 요소는 동일한 부호를 붙여 도시했다.
이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치는 송수공용기의 일례가 되는 써큘레이터(113), 써큘레이터(143), 지향성 제어연산회로에 해당하는 지향성 제어연산부(125), 분기기의 일례가 되는 커플러(122) 및 교정제어회로에 해당하는 교정연산부(124)를 포함한다.
도 19에 있어서 어레이안테나는 나란히 배치된 N(임의의 정수)개의 안테나소자(111)로 구성되어 있다. 이 형태에서는 각 요소의 부호에 부가한 괄호내의 수치에 의해 그것이 배치된 어레이안테나의 브랜치의 구분을 나타내었다. 또한 도 19 중의 각 화살표는 신호의 방향을 나타내고 있다. 또 이하의 설명에 있어서 각 요소의 브랜치를 구별할 필요가 없는 경우에는 각 부호의 괄호 및 괄호내 수치의 표기는 생략한다.
도 19의 예에서는 안테나소자(111)마다 그것을 포함하는 브랜치유니트(110)를 구성하고 있다. 각 브랜치유니트(110)는 안테나소자(111), 써큘레이터(113), 송신부(115) 및 수신기(118)를 구비하고 있다. 또한 커플러(122) 및 스위치(117)는 1개의 브랜치유니트 110(1)에만 설치되어 있다. 그 밖의 브랜치유니트(110)는 서로 동일한 구성으로 되어 있다.
브랜치유니트 110(1)의 커플러(122)는 송신부(115)가 출력하는 신호의 일부분을 분기하여 취출하기 위해 설치되어 있다. 브랜치유니트 110(1)의 스위치(117)는 수신기 118(1)에 입력하는 신호를 절환하기 위해 설치되어 있다. 스위치(117)의 선택상태는 교정연산부(124)에 의해 전기적으로 제어된다. 써큘레이터(113)는 안테나소자(111)를 송신과 수신으로 공용하기 위해 설치되어 있다.
통신을 위해 송신하는 경우, 각 송신부(115)에서 송출되는 신호는 써큘레이터(113)를 통해 안테나소자(111)에서 무선신호로서 방사된다. 또한 통신을 위해 수신하는 경우에는 안테나소자(111)로 수신된 신호가 써큘레이터(113)를 통해 수신기(118)에 입력된다.
이 예에서는 송신부(115)가 출력하는 신호의 주파수 즉 통신에 이용하는 어레이안테나의 송신주파수는 f1이고 통신에 이용하는 어레이안테나 및 수신기(118)의 수신주파수는 f2이고 송신주파수 f1과 수신주파수 f2는 다르다.
또 도 12의 경우와 마찬가지로 송신부(115)의 내부에는 수신기(118)의 수신주파수 f2와 같은 주파수의 신호를 송출하는 송신기(121) 및 주파수 변환기(123)를설치해도 좋다.
도 19의 적응 어레이안테나 송수신장치에는 N개의 브랜치유니트(110) 외에 교정연산부(124), 지향성 제어연산부(125), 신호발생부(126), 주파수 변환기(141),(142). 써큘레이터(143) 및 부가안테나(128)가 설치되어 있다.
써큘레이터(143)는 주파수 f1의 신호를 부가안테나(128)에서 입력하고 주파수 f2의 신호를 부가안테나(128)로 출력한다. 지향성 제어연산부(125)는 어레이안테나의 지향패턴을 적응제어하기 위해 N개의 브랜치의 신호를 합성함과 동시에 합성시의 각 브랜치의 가중을 제어한다.
교정연산부(124)는 각 브랜치유니트(110)의 송신계(송신부(115) 및 안테나소자(111)) 및 수신계(수신기(118) 및 안테나소자(111))의 진폭·위상오차를 개별적으로 구하여 교정한다. 실제로는 교정연산부(124)는 도 20에 도시한 제어를 실시하여 각 브랜치의 송신계의 교정에 이용하는 값을 구하고 도 21에 도시한 제어를 실시하여 각 브랜치의 수신계의 교정에 이용하는 값을 구한다.
송신부(115)가 송출하는 신호(주파수는 f1)의 일부분은 커플러(122)로 분기되어 주파수 변환기(141)의 입력에 인가된다. 주파수 변환기(141)는 신호발생부(126)가 출력하는 신호(주파수는 ｜f1-f2｜)를 이용하여 주파수의 변환을 실시한다.
즉 주파수 변환기(141)는 커플러(122)에서 입력되는 신호와 신호발생부(126)에서 입력되는 신호를 혼합하여 주파수를 변환한다. 커플러(122)에서 입력되는 신호의 주파수가 f1이고 신호발생부(126)에서 입력되는 신호의 주파수가 ｜f1-f2｜이기 때문에 주파수가 f2인 신호가 주파수 변환기(141)에서 출력된다. 주파수 변환기(141)가 출력하는 신호는 써큘레이터(143)를 통해 부가안테나(128)에서 전파로서 방사된다.
또한 주파수가 f1인 신호를 부가안테나(128)가 수신한 경우 그 신호는 써큘레이터(143)를 통해 주파수 변환기(142)에 입력된다. 주파수 변환기(142)는 신호발생부(126)가 출력하는 신호(주파수는 ｜f1-f2｜)를 이용하여 주파수의 변환을 실시한다.
즉 부가안테나(128)로 수신된 주파수가 f1인 신호는 주파수가 f2로 변환되어 주파수 변환기(142)에서 출력된다. 스위치(117)를 제어함으로써 주파수 변환기(142)가 출력하는 신호를 수신기 118(1)에 입력할 수 있다.
이 예에서는 송신부(115)의 출력하는 신호의 주파수가 f1이고 수신기(118)의 수신주파수가 f2이기 때문에 송신부(115)가 출력하는 신호를 그대로 수신기(118)로 수신할 수 없다. 그러나 주파수 변환기(141),(142)을 이용하여 주파수를 변환함으로써 송신부(115)에서 송출된 신호를 수신기(118)로 수신할 수 있다.
제4실시형태와 마찬가지로 신호발생부(126)가 출력하는 주파수가 (｜f1-f2｜)인 신호에 대해서는 수신기의 로컬신호와 송신기의 로컬신호를 이용하여 생성할 수 있다. 즉 신호발생부(126)는 예컨대 도 10에 도시한 회로 또는 도 11에 도시한 회로로 실현할 수 있다.
또 도 19의 회로에서 송신부(115)의 출력으로부터 커플러(122)를 통해 신호를 취출하는 것은, 수신측 회로의 허용입력 레벨에 비해 송신부(115)의 출력이 크기 때문이다. 커플러(122)를 이용함으로써 비교적 레벨이 작은 신호를 송신부(115)의 출력에서 취출할 수 있다.
부가안테나(128)를 설치하는 위치에 대해서는 어레이안테나를 구성하는 N개의 안테나소자(111)의 배치에 따라 결정해야 한다. 도 15a에 도시한 바와 같이 1개의 직선 상에 안테나소자(111)가 같은 간격으로 나란히 배열되어 있는 경우에는 교정대상인 2개의 브랜치의 각 안테나소자(111)와 부가안테나(128)의 거리(d)가 같아지도록, 예컨대 2개의 안테나소자(111)의 중간위치에 부가안테나(128)를 배치하면 된다.
또 도 15a에 도시한 바와 같이 복수의 부가안테나(128)를 이용하는 경우에는 도 15b에 도시한 바와 같이 스위치(149)를 이용하여 복수의 부가안테나(128) 중 하나를 선택적으로 써큘레이터에 접속하면 된다.
또한 도 16에 도시한 바와 같이 1개의 원주상에 같은 간격으로 안테나소자(111)가 나란히 배치되어 있는 경우에는 원주의 중심위치에 부가안테나(128)를 배치하면 된다. 이 경우 안테나소자(111)와 부가안테나(128)의 거리(d)는 어느 브랜치에 대해서건 동일해진다.
이와 같이 부가안테나(128)를 배치하면 각 안테나소자(111)와 부가안테나(128) 사이의 전파손실이 같아져서 그 영향을 받지 않는 교정치를 구할 수 있다.
다음에 도 20에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 첫번째 브랜치유니트 110(1)을 기준 브랜치에 정하였으나 다른 브랜치를 기준으로 할수도 있다. 요컨대 어느 하나의 브랜치유니트(110)에 커플러(122) 및 스위치(117)를 설치하면 된다. 또한 도 20의 교정제어순서를 개시할 때에는 모든 송신부 115(1)∼115(N)가 송신을 정지하고 있는 것을 상정하고 있다.
단계 S150에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 카운터(i)의 값은 교정의 대상이 되는 1개의 브랜치에 대응하고 있다. 단계 S152에서는 스위치(117)를 제어하여 주파수 변환기(142)의 출력을 기준 브랜치의 수신기 118(1)의 입력에 접속한다.
이후의 단계 S153∼S160의 처리는 카운터(i)의 값에 따라 반복 실행된다.
단계 S153에서는 i번째 송신부 115(i)에서 신호(주파수는 f1)를 송출한다. 이 경우 송신부 115(i)가 출력하는 신호는 써큘레이터 113(i)을 통해 안테나소자 111(i)에서 무선신호로서 송신된다.
이 무선신호는 부가안테나(128)에 의해 수신된다. 부가안테나(128)가 수신한 신호는 써큘레이터(143)를 통해 주파수 변환기(142)에 입력되고 주파수가 f2인 신호로 변환되어 스위치(117)를 통해 수신기 118(1)에 입력된다.
그래서 단계 S154에서는 수신기 118(1)이 수신한 신호 K(i)를 측정한다. 측정이 종료되면 다음 단계 S155에서 송신부 115(i)의 송신을 정지한다.
단계 S153∼S160의 처리를 반복함으로써 N개의 브랜치의 각각에 속하는 송신부(115)에서 출력된 신호가 각 브랜치의 안테나(111,128)를 경유하는 경로를 통해 각각 수신기 118(1)에서 수신되어 신호 K(1)∼K(N)가 측정된다.
첫회의 처리에서는 카운터(i)가 1이기 때문에 단계 S156에서 S158로 진행된다. 또 첫회에 얻어지는 신호 K(1)는 기준 브랜치의 신호로서 유지된다.
또한 2회째 이후의 처리에서는 카운터(i)가 1이 아니기 때문에 단계 S156에서 S159로 진행된다. 단계 S159에서는 다음 수학식 121의 계산에 의해 교정치 H(i)를 구한다.
H(i) = K(i)/K(1)
모든 브랜치에 대해 처리가 종료되면 2번째∼N번째의 각각의 브랜치에 대해 교정치 H(i)가 상대치로서 개별적으로 구해진다. 이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준으로 하고 있기 때문에 당연히 첫번째 브랜치의 교정치 H(i)는 1이다.
그런데 도 20의 단계 S154에서 측정되는 진폭·위상치 K(i)는 다음 수학식 122로 표시된다.
K(i) = T(i)·M(i,f1)·L(i)·M(a,f1)·Q2·R(1)
단,
T(i) : 송신부 115(i)에서 발생하는 진폭·위상
M(i,f1) : 안테나소자 111(i)의 f1에 관한 진폭·위상
M(a,f1) : 부가안테나(128)의 f1에 관한 진폭·위상
L(i) : 안테나소자 111(i)과 부가안테나(128) 사이의 전파손실
Q2 : 주파수 변환기(142)의 진폭·위상
R(1) : 수신기 118(1)의 진폭·위상
이 형태에서는 부가안테나(128), 주파수 변환기(142) 및 수신기 118(1)은 카운터(i)에 해당하는 어떤 브랜치의 측정이라도 공통으로 이용되고 있기 때문에 그들 성분은 공통이다. 따라서 상기 수학식 121을 변형하면 다음 수학식 123을 얻을 수 있다.
H(i) = K(i)/K(1)
= (T(i)·M(i,f1)·L(i)·M(a,f1)·Q2·R(1))/
(T(t)·M(1,f1)·L(1)·M(a,f1)·Q2·R(1))
= (T(1)·M(i,f1)·L(i))/(T(1)·M(1,f1)·L(1))
또한 이 형태에서는 안테나소자 111(i)과 부가안테나(128)의 거리(d)가 교정대상의 모든 브랜치에 대해 동일한 경우를 상정하고 있기 때문에 전파손실 L(i)은 모든 브랜치에 대해서 동일하다. 따라서 상기 수학식 123을 변형하면 다음 수학식 124를 얻을 수 있다.
H(i) = (T(i)·M(i,f1)·L(i))/T(1)·M(1,f1)·L(1))
= (T(i)·M(i,f1))/(T(1)·M(1,f1))
요컨대 도 18에 도시한 것 같은 송신부 115(i)의 f1에 관한 진폭·위상의 성분 T(i)와 안테나소자 111(i)의 f1에 관한 진폭·위상의 성분 M(i,f1)을 합친 i번째 브랜치의 송신계 전체의 진폭·위상치가, 다른 브랜치와의 비율로서 브랜치마다에 구해진다.
또 측정되는 진폭·위상치는 온도특성 등의 시간변화의 영향에 의해 변동하지만 그 성분 Q(2)는 상기 수학식 124에서 상쇄되기 때문에 온도특성의 영향은 교정치 H(i)에는 나타나지 않는다.
이와 같이 단일의 부가안테나(128)를 이용하는 것만으로도 기준 브랜치에 대한 상대치로서 각 브랜치의 교정치 H(i)를 구할 수 있다. 각 브랜치로 송신할 때에는 도 20의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 H(i)를 각각의 송신부 115(i)의 진폭·위상치에 승산함으로써 송신부(115)에 있어서의 진폭·위상치의 브랜치간의 오차를 보정할 수 있다.
다음에 도 21에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 브랜치유니트 110(1)을 기준브랜치로 정하였지만 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다.
단계 S170에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 카운터(i)의 값은 교정의 대상이 되는 한 브랜치에 대응하고 있다. 다음 단계 S171에서는 스위치(117)를 제어하여 수신기 118(1)의 입력을 써큘레이터 113(1)과 접속한다.
단계 S172에서는 기준 브랜치의 송신부 115(1)에서 신호를 송신한다.
이 경우 송신부 115(1)에서 출력된 신호는 커플러(122)로 분기되고 주파수 변환기(141)에서 주파수가 f2인 신호로 변환된 후 써큘레이터(143)를 통해 부가안테나(128)에서 무선신호로서 송신된다.
부가안테나(128)에서 송신된 무선신호는 각 브랜치의 안테나소자(111)로 수신할 수 있다. 또한 부가안테나(128)에서 송신되는 신호의 주파수는 f2로 변환되어있기 때문에 안테나소자(111)가 수신한 신호를 직접수신기(118)에 입력하여 검출할 수 있다.
단계 S173∼S178의 처리는 카운터(i)의 값에 따라 반복하여 실행된다. 이들 처리를 실행할 때마다 단계 S176에서 카운터(i)의 값이 갱신된다.
단계 S173에서는 i번째 브랜치의 수신기 118(i)의 수신출력에서 그 브랜치의 신호(진폭·위상치) S(i)를 측정한다.
단계 S173∼S178의 처리를 되풀이함으로써 기준브랜치의 송신부 115(1)에서 출력된 신호가 각 브랜치의 안테나(111,128)를 경유하는 경로를 통해 각 브랜치의 수신기 118(i)로 수신되어 신호 S(1)∼S(N)가 측정된다.
첫회의 처리에서는 카운터(i)가 1이기 때문에 단계 S174에서 S176으로 진행된다. 첫회에 얻어지는 신호 S(1)는 기준브랜치의 신호로서 유지된다.
또한 2회째 이후의 처리에서는 카운터(i)가 1이 아니기 때문에 단계 S174에서 S177로 진행된다. 단계 S177에서는 다음 수학식 125의 계산에 의해 교정치 P(i)를 구한다.
P(i) = S(i)/S(1)
모든 브랜치에 대해 처리가 종료되면 2번째∼N번째의 각각의 브랜치에 대해 교정치 P(i)가 개별적으로 구해진다. 이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준으로 하고 있기 때문에 당연히 첫번째 브랜치의 교정치 P(1)는 1이다.
그런데 도 21의 단계 S173에서 측정되는 진폭·위상치 S(i)는 다음 수학식126으로 표시된다.
S(i) = T(1)·Q1·M(a,f2)·L(i)·M(i,f2)·R(i)
단,
T(1) : 송신부 115(1)의 진폭·위상
Q1 : 주파수 변환기(141)에 관한 진폭·위상
M(a,f2) : 부가안테나(128)의 f2에 관한 진폭·위상
L(i) : 안테나소자 111(i)과 부가안테나(128) 사이의 전파손실
M(i,f2) : 안테나소자 111(i)의 f2에 관한 진폭·위상
R(i) : 수신기 118(i)의 진폭·위상
이 형태에서는 모든 브랜치에 대해 안테나소자 111(i)과 부가안테나(128)의 거리가 동일한 경우를 상정하고 있기 때문에 전파손실 L1(i)은 모든 브랜치에 대해 동일해진다.
또한 주파수 변환기(141) 및 부가안테나(128)는 모든 브랜치에 공통으로 이용되고 있기 때문에 그들의 성분은 공통이다. 따라서 상기 수학식 125를 변형하면 다음 수학식 127을 얻을 수 있다.
P(i) = S(i)/S(1)
= (T(1)·Q1·M(a,f2)·L(i)·M(i,f2)·R(1))/
(T(1)·Q1·M(a,f2)·L(1)·M(1,f2)·R(1))
= (L(i)·M(i,f2)·R(i))/(L(t)·M(1,f2)·R(1))
= (M(i,f2)·R(i))/(M(1,f2)·R(1))
요컨대 도 18에 도시한 바와 같은 수신기 118(i)의 진폭·위상의 성분 R(i)과 안테나소자 111(i)의 f2에 관한 진폭·위상의 성분 M(i,f2)을 합친 i번째 브랜치의 수신계 전체의 진폭·위상치가 기준 브랜치와의 비율로서 브랜치마다 구해진다.
따라서 각 브랜치로 수신할 때에 도 21의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 P(i)를 각각의 수신기 118(i)의 진폭·위상치에 승산함으로써 수신계에서의 진폭·위상치의 브랜치간의 오차를 보정할 수 있다.
또 부가안테나(128)에 대해서는 그 근방에 배치되는 안테나소자(111)와의 사이에서만 신호를 송수신할 수 있으면 되기 때문에 통신에 이용하는 일반 안테나와 같이 높은 이득을 가질 필요는 없다. 따라서 부가안테나(128)로서는 초소형 안테나 또는 프로브를 쓰는 것만으로도 충분하다.
상기 수학식 126에 있어서 온도특성에 의한 진폭·위상치의 변동성분(Q1)은 실제로는 각 브랜치의 송신기(115)에 있어서의 변동성분과, 수신기(118)에 있어서의 변동성분과 교정에 이용하는 주파수 변환기(141)에 있어서의 변동성분을 포함하고 있다.
시간의 경과에 따른 온도변화에 대하여 주파수 변환기(141)의 특성이 변화하지만 주파수 변환기(141)에 대해서는 교정처리에서 어느 브랜치의 진폭·위상치를 측정할 때이건 공통으로 이용하고 있기 때문에 단일의 주파수 변환기(141)의 진폭·위상치의 변동성분(Q1)은 구하는 교정치에 영향을 미치지 않는다.
(제7실시형태)
본 발명의 적응 어레이안테나 송수신장치의 또 하나의 실시형태에 대해 도 22∼도 24를 참조하여 설명한다.
도 22는 이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 23은 이 형태의 송신기의 교정제어수단을 도시한 흐름도이다.
도 24는 이 형태의 수신기의 교정제어수단을 도시한 흐름도이다.
이 형태는 제4실시형태의 변형예이다. 도 22∼도 24에 있어서 도 19∼도 21과 대응하는 요소는 동일한 부호를 붙여 도시했다. 제6실시형태와 동일한 요소에 대해서는 이하의 설명을 생략한다.
또 이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치는 분기기의 일례가 되는 커플러(122)를 포함한다.
일반적으로 적응 어레이안테나 송수신장치 등에 있어서는 안테나나 급전선 에 대해서는 온도변화 등이 급격한 환경변동의 영향을 비교적 받기 어렵다. 그러나 송신기, 수신기, 전력증폭기, 주파수 변환기와 같은 고주파회로에 대해서는 비교적 짧은 시간주기 동안이라도 온도변화의 영향에 의해 특성이 변화하기 쉽다.
따라서 안테나나 급전선에 관한 교정에 대해서는 비교적 긴 주기로 수행할 수 있으면 충분하지만 송수신기 등의 고주파회로에 대해서는 비교적 짧은 주기로 교정해야 한다.
그래서 이 형태에 있어서는 안테나와는 별도로 송수신기 단독으로도 교정을실시할 수 있도록 구성하고 있다. 또 안테나를 포함하는 교정에 대해서는 제6실시형태와 같이 처리하면 실현할 수 있기 때문에 그 설명은 생략한다.
도 22를 참조하면 이 형태에서는 N개의 브랜치유니트(110)의 각각에 커플러(122) 및 스위치(117)가 설치되어 있다. 또한 스위치(151),(152),(153),(154)가 추가되어 있다. 스위치(117),(151),(152),(153),(154)는 어느 것이나 전기적으로 제어 가능하게 구성되어 있으며 교정연산부(124)의 제어에 의해 상태가 변화하도록 접속되어 있다.
스위치(152)는 N개의 커플러 122(1)∼ 122(N) 중 어느 하나를 선택적으로 주파수 변환기(141)의 입력에 접속한다. 스위치(153)는 주파수 변환기(141)가 출력하는 신호를 써큘레이터(143) 및 스위치(154) 중 어느 한쪽에 선택적으로 출력한다.
스위치(154)는 주파수 변환기(141)가 출력하는 신호와 주파수 변환기(142)가 출력하는 신호 중 어느 한쪽을 선택적으로 스위치(151)에 출력한다. 스위치(151)는 스위치(154)를 통해 입력되는 신호를 N개의 브랜치 중 어느 하나의 스위치(117)에 선택적으로 출력한다.
다음에 도 23에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 첫번째 브랜치유니트 110(1)을 기준브랜치에 정하였지만 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다. 또한 도 23의 교정제어순서를 개시할 때에는 모든 송신부 115(1)∼115(N)가 송신을 정지하고 있는 것을 상정하고 있다.
단계 S150에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 카운터(i)의 값은 교정의 대상이 되는 1개의 브랜치에 대응하고 있다.
단계 S152B에서는 기준 브랜치의 스위치 117(1)을 제어하여 스위치(151)의 출력을 기준 브랜치의 수신기 118(1)의 입력과 접속한다. 또한 스위치(153),(154)를 제어하여 주파수 변환기(141)의 출력을 스위치(151)와 접속한다.
이후의 단계 S153∼S160의 처리는 카운터(i)의 값에 따라 반복 실행된다.
단계 S153에서는 i번째 송신부 115(i)에서 신호(주파수는 f1)를 송출한다.
추가된 단계 S161에서는 우선 i번째 브랜치의 커플러 122(i)의 출력을 스위치(152)로 선택하고 스위치(151)로 기준 브랜치의 스위치 117(1)을 선택한다.
이 경우 송신부 15(i)가 출력하는 신호는 커플러 122(i)에서 분기되어 스위치(152)를 통해 주파수 변환기(141)에 입력되어 주파수가 f2인 신호로 변환된다. 또한 주파수 변환기(141)가 출력하는 신호는 스위치(153)를 통하고 스위치(154)를 통하며 또한 스위치(151)를 통하고 기준 브랜치의 스위치 117(1)을 통해 수신기 118(1)의 입력에 인가된다.
그래서 단계 S154B에서는 수신기 118(1)이 수신한 신호 X(i)를 측정한다. 측정이 종료되면 다음 단계 S155에서 송신부 115(i)의 송신을 정지한다.
단계 S153∼S160의 처리를 반복함으로써 N개의 브랜치의 각각에 속하는 송신부(115)에서 출력된 신호가 안테나(111,128)를 경유하지 않는 경로를 통해 각각 수신기 118(1)에서 수신되어 신호 X(1)∼X(N)가 측정된다.
첫회의 처리에서는 카운터(i)가 1이기 때문에 단계 S156에서 S158로 진행된다. 첫회에 얻어진 신호 X(1)는 기준브랜치의 신호로서 유지된다.
또한 2회째 이후의 처리에서는 카운터(i)가 1이 아니기 때문에 단계 S156에서 S159B로 진행된다. 단계 S159B에서는 다음 수학식 128의 계산에 의해 교정치 H2(i)를 구한다.
H2(i) = X(i)/X(1)
모든 브랜치에 대해 처리가 종료되면 2번째∼N번째의 각각의 브랜치에 대해 교정치 H2(i)가 상대치로서 개별적으로 구해진다. 이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준으로 하고 있기 때문에 당연히 첫번째 브랜치의 교정치 H2(i)는 1이다.
그런데 도 22의 단계 S154B에서 측정되는 진폭·위상치 X(i)는 다음 수학식 129로 표시된다.
X(i) = T(i)·Q1·R(1)
단,
T(1) : 송신부 115(i)에서 발생하는 진폭·위상
Q1 : 주파수 변환기(141)의 진폭·위상
R(1) : 수신기 118(1)의 진폭·위상
이 형태에서는 주파수 변환기(141) 및 수신기 118(1)은 카운터(i)에 해당하는 어느 브랜치의 측정이든 공통으로 이용되고 있기 때문에 그들 성분은 공통이다. 따라서 상기 수학식 129를 변형하면 다음 수학식 130을 얻을 수 있다.
H2(i) = X(i)/X(1)
= (T(i)·Q1·R(1))/(T(1)·Q1·R(1))
= T(i)/T(1)
요컨대 i번째 브랜치의 송신부 115(i)의 f1에 관한 진폭·위상의 성분 T(i)의 진폭·위상치가 기준 브랜치(1)와의 비율로서 브랜치마다 구해진다.
또 측정되는 진폭·위상치는 온도특성 등의 시간변화의 영향에 따라 변동하지만 그 성분 Q(1)는 상기 수학식 130에서 상쇄되기 때문에 온도특성의 영향은 교정치 H2(i)에는 나타나지 않는다.
이와 같이 안테나소자(111) 및 부가안테나(128)를 쓰지 않더라도 기준 브랜치에 대한 상대치로서 각 브랜치의 교정치 H2(i)를 구할 수 있다. 물론 제6실시형태에서 설명한 처리에 의해 안테나소자(111)를 포함하는 전체의 교정치도 구할 필요가 있지만 안테나소자(111)를 포함하는 전체의 교정은 비교적 긴 주기로 실시하면 된다.
각 브랜치로 송신할 때에는 도 23의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 H2(i)를 각각의 송신부 115(i)의 진폭·위상치에 승산함으로써 송신부(115)에 있어서의 진폭·위상치의 브랜치간 오차를 보정할 수 있다.
다음에 도 24에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 브랜치유니트 110(1)을 기준 브랜치로 정하였지만 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다.
단계 S170에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 카운터(i)의 값은 교정의 대상이 되는 1개의 브랜치에 대응하고 있다. 다음 단계 S171B에서는 기준 브랜치의 커플러 122(1)의 출력을 스위치(152)로 선택한다.
단계 S172에서는 기준브랜치의 송신부 115(1)에서 신호를 송신한다.
이 경우 송신부 115(1)에서 출력되는 신호는 커플러 122(1)에서 분기되어 스위치(152)를 통해 주파수 변환기(141)에 입력되고 주파수 변환기(141)에서 주파수가 f2인 신호로 변환된다.
추가된 단계 S181에서는 스위치(153),(154)를 제어하여 주파수 변환기(141)의 출력을 스위치(151)와 접속한다. 또한 단계 S182에서는 스위치(151)를 제어하여 i번째 스위치 117(i)을 선택한다. 단계 S183에서는 스위치 117(i)을 제어하여 스위치(151)의 출력을 수신기 118(i)의 입력과 접속한다.
따라서 기준 브랜치의 송신부 115(1)에서 출력된 신호는 커플러 122(1) 및 스위치(152)를 통해 주파수 변환기(141)에 입력되고, 주파수 변환기(141)에서 출력된 신호가 스위치(153),(154),(151),(117) 및 (i)를 통해 수신기 118(i)에 입력된다.
요컨대 부가안테나(128) 및 안테나소자(111)를 경유하지 않고 송신부 115(1)로부터의 신호를 각 수신기(118)로 수신할 수 있다. 또한 주파수 변환기(141)에서 신호의 주파수가 f2로 변환되어 있기 때문에 수신기(118)는 입력되는 신호를 그대로 검출할 수 있다.
단계 S173B에서는 i번째 브랜치의 수신기 118(i)의 수신출력으로부터 그 브랜치의 신호(진폭·위상치) Y(i)를 측정한다.
단계 S173∼S178의 처리를 되풀이함으로써 기준 브랜치의 송신부 115(1)에서출력된 신호가 각 브랜치의 안테나(111,128)를 경유하지 않는 경로를 통해 각 브랜치의 수신기 118(i)로 수신되어 신호 Y(1)∼Y(N)가 측정된다.
첫회의 처리에서는 카운터(i)가 1이기 때문에 단계 S174에서 S176으로 진행된다. 첫회의 처리에서 얻어지는 신호 Y(1)는 기준브랜치의 신호로서 유지된다.
또한 2회째 이후의 처리에서는 카운터(i)가 1이 아니기 때문에 단계 S174에서 S177B로 진행된다. 단계 S177B에서는 다음 수학식 131의 계산에 의해 교정치 P2(i)를 구한다.
P2(i) = Y(i)/Y(1)
모든 브랜치에 대해 처리가 종료되면 2번째∼N번째의 각각의 브랜치에 대해 교정치 P2(i)가 개별적으로 구해진다. 이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준으로 하고 있기 때문에 당연히 첫번째 브랜치의 교정치 P2(1)는 1이다.
그런데 도 24의 단계 S173B에서 측정되는 진폭·위상치 Y(i)는 다음 수학식 132로 표시된다.
Y(i) = T(1)·Q1·R(i)
단,
T(1) : 송신부 115(1)의 진폭·위상
Q1 : 주파수 변환기(141)에 관한 진폭·위상
R(i) : 수신기 118(i)의 진폭·위상
이 형태에서는 송신부 115(1) 및 주파수 변환기(141)는 모든 브랜치에 공통으로 이용되고 있기 때문에 그들의 성분은 공통이다. 즉 상기 수학식 131을 변형하면 다음 수학식 131을 얻을 수 있다.
P2(i) = Y(i)/Y(1)
= (T(1)·Q1·R(i))/(T(1)·Q1·R(1))
= R(i)/R(1)
요컨대 I번째 브랜치의 수신기 118(i)의 진폭·위상의 성분 R(i)이 기준 브랜치와의 비율로서 브랜치마다 구해진다.
따라서 각 브랜치로 수신할 때에 도 24의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 P2(i)를 각각의 수신기 118(i)의 진폭·위상치에 승산함으로써 안테나 및 급전선 이외의 수신계에서의 진폭·위상치의 브랜치간 오차를 보정할 수 있다.
(제8실시형태)
본 발명의 적응 어레이안테나 송수신장치의 또 다른 실시형태를 도 25에 도시한다. 이 형태는 제6실시형태의 변형예이다. 도 25에 있어서 도 19와 대응하는 요소는 동일한 부호를 붙여 도시했다. 변경된 부분에 대해 이하에 설명한다.
도 25를 참조하면 주파수 변환기(141)의 입력에는 스위치(145)가 접속되고 주파수 변환기(141)의 출력에는 스위치(146)가 접속되어 있다. 스위치(145),(146)는 전기적으로 절환 가능하게 구성되어 있으며 교정연산부(124)의 제어에 의해 상태가 절환된다.
스위치(145)는 써큘레이터(143)에서 입력되는 신호(주파수는 f1)와 커플러(122)에서 입력되는 신호(주파수는 f1) 중 어느 하나를 선택적으로 주파수 변환기(141)에 입력한다. 또한 스위치(146)는 주파수 변환기(141)가 출력하는 신호(주파수는 f2)를 써큘레이터(143)의 입력 및 스위치(117)의 입력 중 어느 하나에 선택적으로 입력한다.
스위치(145),(146)를 바꿈으로써 주파수 변환기(141)는 송신용 신호의 주파수 변환에도 이용할 수 있고 수신한 신호의 주파수 변환에도 이용할 수 있다.
이 때문에 주파수 변환기(142)는 불필요하다.
이 형태에서는 송신부 115(1)가 송출한 신호를 부가안테나(128)로 송신하는 경우에는 스위치(145)를 제어하여 커플러(122)의 출력을 주파수 변환기(141)의 입력과 접속하고 스위치(146)를 제어하여 주파수 변환기(141)의 출력과 써큘레이터(143)의 입력을 접속한다.
또한 부가안테나(128)로부터의 신호를 수신하는 경우에는 스위치(145)를 제어하여 써큘레이터(143)의 출력을 주파수 변환기(141)의 입력에 접속하고 스위치(146)를 제어하여 주파수 변환기(141)의 출력을 스위치(117)의 입력에 접속한다. 그 이외의 제어에 대해서는 제6실시형태와 동일하다.
(제9실시형태)
본 발명의 적응 어레이안테나 송수신장치의 또다른 실시형태를 도 26에 도시한다. 이 형태는 제7실시형태의 변형예이다. 도 26도에 있어서 도 22와 대응하는 요소는 동일한 부호를 붙여 도시했다. 변경된 부분에 대해 이하에 설명한다.
도 26을 참조하면 주파수 변환기(141)의 입력에는 스위치(145)가 접속되고 주파수 변환기(141)의 출력에는 스위치(146)가 접속되어 있다. 스위치(145),(146)는 전기적으로 절환 가능하게 구성되어 있으며 교정연산부(124)의 제어에 의해 상태가 절환된다.
스위치(145)는 써큘레이터(143)에서 입력되는 신호(주파수는 f1)와 스위치(162)에서 입력되는 신호(주파수는 f1) 중 어느 하나를 선택적으로 주파수 변환기(141)에 입력한다. 또한 스위치(146)는 주파수 변환기(141)가 출력하는 신호(주파수는 f2)를 써큘레이터(143)의 입력 및 스위치(151)의 입력 중 어느 하나에 선택적으로 입력한다.
스위치(145),(146)를 절환함으로써 주파수 변환기(141)는 송신용 신호의 주파수 변환에도 이용할 수 있고 수신한 신호의 주파수변환에도 이용할 수 있다.
이 때문에 주파수 변환기(142)는 불필요하다.
이 형태에서는 송신부 115(1)가 송출한 신호를 주파수 변환하는 경우에는 스위치(145)를 제어하여 스위치(152)의 출력을 주파수 변환기(141)의 입력과 접속하고 부가 안테나(128)로부터의 신호를 수신하는 경우에는 스위치(145)를 제어하여 써큘레이터(143)의 출력을 주파수 변환기(141)의 입력에 접속한다.
또한 안테나를 포함하는 교정을 실시하는 경우에는 스위치(146)를 제어하여 주파수 변환기(141)의 출력과 써큘레이터(143)의 입력을 접속하고, 안테나를 포함하지 않는 회로만으로 교정을 실시하는 경우에는 스위치(146)를 제어하여 주파수 변환기(141)의 출력을 스위치(151)의 입력에 접속한다. 그 외의 제어에 있어서는제7실시형태와 동일하다.
(제10실시형태)
본 발명의 적응 어레이안테나 송수신장치의 일실시형태에 대해 도 27∼도 30을 참조하여 설명한다.
도 27은 이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 28은 이 형태의 적응 어레이안테나 송수신장치에 구비되는 교정/수신신호분리부(201)의 구성을 도시한다. 도 29는 이 형태의 송신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다. 도 30은 이 형태의 수신기의 교정제어순서를 도시한 흐름도이다.
이 형태는 제1실시형태의 변형예로서 도 27, 도 29, 도 30에 있어서 제1실시형태와 대응하는 요소 및 처리는 동일한 부호 및 단계번호를 붙여 도시했다.
본 실시형태에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치는, 통신중에 있더라도 각 브랜치의 교정을 가능하게 하는 구성으로 한 점에서 제1실시형태에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치와 서로 다르다.
도 1과 마찬가지로 도 27의 어레이안테나는 나란히 배치된 N(임의의 정수)개의 안테나소자(11)로 구성되어 있다. 이 형태에서는 각 요소의 부호에 부가한 괄호내의 수치에 의해 그것이 배치된 어레이안테나의 브랜치의 구분을 나타내고 있다. 또한 도 27에서의 각 화살표는 신호의 방향을 나타내고 있다. 또 이하의 설명에 있어서 각 요소의 브랜치를 구별할 필요가 없는 경우에는 각 부호의 괄호 및 괄호내의 수치의 표기는 생략한다.
도 27의 예에서는 안테나소자(11)마다 그것을 포함하는 브랜치유니트(40)를구성하고 있다. 각 브랜치유니트(40)는 안테나소자(11), 써큘레이터(12), 송신기(13), 수신기(14), 커플러(15) 및 합성기(216)로 구성되어 있다.
써큘레이터(12)는 안테나소자(11)를 송신과 수신시에 공용하기 위해 설치되어 있다. 커플러(15)는 송신기(13)가 출력하는 신호의 일부분을 분기하여 취출하기 위해 설치되어 있다.
송신을 하는 경우 각 송신기(13)에서 송출되는 신호는 커플러(15) 및 써큘레이터(12)를 통해 안테나소자(11)로부터 무선신호로서 방사된다. 수신하는 경우에는 안테나소자(11)에서 수신된 신호가 써큘레이터(12) 및 합성기(216)를 통해 수신기(14)에 입력된다.
이 예에서는 송신기(13)가 출력하는 신호의 주파수 즉 송신주파수는 f1이고 수신기(14)의 수신주파수는 f2로서, 송신주파수(f1)와 수신주파수(f2)는 다르다.
도 27의 적응 어레이안테나 송수신장치에는 N개의 브랜치유니트(40) 외에 스위치(21), 주파수 변환기(22), 스위치(23), 신호발생부(24), 교정/수신신호 분리부(201), 교정연산부(25) 및 지향성 제어연산부(26)가 설치되어 있다.
이하에서는 도 1에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 27의 적응 어레이안테나 송수신장치와 도 1에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치의 구성에 있어서의 상이한 점은, 각 브랜치유니트(40) 내에 스위치(16) 대신에 합성기(216)가 설치되어 있는 점, 교정/수신신호 분리부(201)가 적응 어레이안테나 송수신장치에 더 설치되어 있는 점이다.
여기에서 합성기(216)는 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 스위치(23)로부터의 신호를 합성하고 합성된 신호를 수신기(14)에 출력한다.
교정/수신신호 분리부(201)는 수신기(14)의 출력신호에 대하여 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 스위치(23)로부터의 신호를 분리하여 출력한다.
또한 교정연산부(25)에 있어서 도 27의 적응 어레이안테나 송수신장치와 도 1에 도시한 교정연산부(25)와 접속 등에 있어서 일부 상이하다. 즉 본 실시형태의 교정연산부(25)는 스위치(21),(23)의 접속상태를 제어하여 교정/수신신호 분리부(201)로 분리된 스위치(23)부터의 신호를 입력하여 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하고 있다.
다음에 교정/수신신호 분리부(201)에 대해 설명한다.
통신시스템에서는 기지국측과 단말측에서 동기나 위치정보 등을 확립하기 위해 서로 기지(旣知)의 신호를 쓰고 있다. 예컨대 CDMA(Code division Multiple Access) 시스템에 있어서는 각 기지국과 단말에 각각 다른 부호를 할당함으로써 기지국과 단말의 양쪽에서 다른 단말 등의 시스템과 동일주파수로 통신을 수행할 수 있게 된다. 교정/수신신호 분리부(201)도 이 원리에 근거하여 기지국으로부터의 송신신호계열과 단말로부터의 신호가 이미 기지인 것으로 하여 교정신호만을 추출하기 위한 상관기를 설치함으로써 교정신호를 추출한다.
상기의 처리를 하는 교정/수신신호 분리부(201)의 구성을 도 28에 도시한다. 교정/수신신호 분리부(201)는 분배기(202)와 교정신호 상관기(203)와 1 이상의 수신신호 상관기(204)로 구성된다. 수신신호 상관기(204)의 수는 기지국이 수용하는 단말수에 따라 결정된다.
분배기(202)는 교정연산부(25)에서 지정된 수신기(14)로부터의 신호를 분기하여 교정신호 상관기(203) 및 수신신호 상관기(204)에 입력한다.
교정신호 상관기(203)는 교정연산부(25)에서 교정용 송신신호계열(예컨대 CDMA에서의 코드)을 미리 입력하고 분배기(202)로부터의 신호와의 상관을 구함으로써 스위치(23)로부터의 신호를 분리하여 출력한다. 더욱이 이 출력신호는 송신기(13), 주파수 변환기(22), 수신기(14)의 특성을 포함하는 신호가 된다. 또한 이 출력신호는 교정연산부(25)에 대하여 출력된다.
수신신호 상관기(204)는 기지국으로부터의 송신신호계열(예컨대 CDMA에서의 코드)을 미리 세팅하여 분배기(202)로부터의 신호와의 상관을 구함으로써 안테나소자(11)로부터의 수신신호를 분리하여 출력한다. 또 이 출력신호는 수신기(14)의 특성을 포함하는 신호가 된다. 또한 이 출력신호는 지향성 제어연산부(26)로도 출력된다.
다음에 도 2에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 브랜치유니트 10(1)을 기준브랜치로 정하였으나 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다. 또 교정/수신신호 분리부(201)에는 교정연산부(25)에서 교정용 송신신호계열이 미리 세팅되어 있는 것으로 한다.
단계 S10(D)에서는 스위치(23)를 제어하여 주파수 변환기(22)의 출력을 기준 브랜치의 합성기 216(1)과 접속한다.
다음 단계 S12에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 또한 단계 S13∼S19의 처리는 카운터(i)의 값에 따라 반복 실행된다.
단계 S13에서는 카운터의 값(i)에 해당하는 브랜치의 커플러 15(i)의 출력을 선택하도록 스위치(21)를 절환한다.
단계 S14에서는 카운터의 값(i)에 해당하는 브랜치의 송신기 13(i)에서 신호를 송신한다. 또 송신기(13(i)에서 신호를 송신하는 것은 측정 동안만으로도 충분하다.
여기에서 송신기 13(i)에서 교정용 신호가 송신되었을 때 수신기 14(1)에서 출력되는 신호 K(i)는 이하의 수학식 201로 주어진다.
K(i) = Rc(t)·R(1)
+ Cc(t)·T(i)·Q·R(1)
단,
T(i) : 송신기 13(i)에 발생하는 진폭·위상치
Q : 온도특성에 의한 진폭·위상변동성분(주파수 변환기)
R(1) : 수신기 14(1)에 발생하는 진폭·위상치
Rc(t) : 시각(t)에서의 수신신호
Cc(t) : 시각(t)에서의 송신신호
이 경우 도 28에 도시한 바와 같이 교정신호 상관기(203)는 이하의 수학식 202로 나타낸 신호 K'(i)를 출력한다.
K'(i) = Cc(t)·T(i)·Q·R(1)
따라서 단계 S15D에서는 기준브랜치의 수신기 14(1)가 수신한 i번째 신호 K'(i)를 교정/수신신호 분리부(201) 내의 교정신호 상관기(203)의 출력신호에서 측정한다. 이 신호 K'(i)는 수신한 신호의 진폭 및 위상의 정보를 포함하는 값이다. 첫회는 카운터(i)의 값이 1이기 때문에 단계 S15에서 S16을 통해 단계 S17로 진행되어 카운터(i)의 값을 카운트업하여 단계 S13으로 되돌아간다.
2회째 이후는 카운터(i)의 값이 1 이외이기 때문에 단계 S15에서 S16을 통해 단계 S18D로 진행된다. 단계 S18D에서는 다음 수학식 203에 의해 i번째 브랜치의 교정치 H(i)를 구한다.
H(i) = K'(i)/K'(1)
N개의 모든 브랜치에 대해 처리가 종료되지 않은 경우에는 단계 S18에서 S19를 통해 단계 S17로 진행되며 카운터(i)의 값을 카운트업하여 단계 S13으로 되돌아간다.
따라서 도 29의 교정제어순서를 실행하면 2번째∼N번째의 각각의 브랜치에 대해 교정치 H(i)가 개별적으로 구해진다. 이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준으로 하고 있기 때문에 당연히 첫번째 브랜치의 교정치 H(1)는 1이다.
여기서 신호 K'(i)는 수학식 202로 표시되므로 수학식 203을 변형하여 다음 수학식 204를 얻을 수 있다.
H(i) = K'(i)/K'(1)
= (Cc(t)·T(i)·Q·R(1))
/(Cc(t)·T(i)·Q·R(1))
= T(i)/T(1)
요컨대 도 29의 교정제어순서에서 얻어지는 교정치 H(i)는 송신기 13(i)의 진폭·위상치의 기준 브랜치에 대한 상대치이다. 또한 측정되는 진폭·위상치는 온도특성 등의 시간변화의 영향에 의해 변동하지만 그 성분(Q)은 상기 수학식 204에서 상쇄되기 때문에 온도특성의 영향은 교정치 H(i)에는 나타나지 않는다.
따라서 각 브랜치로 송신할 때 도 29의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 H(i)를 각각의 송신기 13(i)의 진폭·위상치에 승산함으로써 송신기(13)에 있어서의 진폭·위상치의 브랜치간 오차를 보정할 수 있다.
다음에 도 30에 도시한 교정제어순서에 대해 설명한다. 또 이 예에서는 브랜치유니트 40(1)을 기준 브랜치에 정하였지만 다른 브랜치를 기준으로 할 수도 있다.
단계 S20에서는 스위치(21)를 제어하여 기준 브랜치의 커플러 15(1)의 출력을 선택한다.
또한 단계 S21에서는 기준브랜치의 송신기 13(1)에서 신호를 송신한다. 또한 송신기 13(1)이 신호를 송신하는 것은 측정 동안만으로도 충분하다.
단계 S22에서는 카운터(i)의 값을 1로 초기화한다. 단계 S23∼S29의 처리는카운터(i)의 값에 따라 반복 실행된다.
단계 S23D에서는 스위치(23)를 제어하여 주파수 변환기(22)의 출력을 카운터(i)의 값에 따른 브랜치의 합성기 216(i)과 접속한다.
여기에서 송신기 13(1)에서 교정용 신호가 송신되었을 때 수신기 14(i)에서 출력되는 신호 S(i)는 이하의 수학식 205로 주어진다.
S(i) = Rc(t)·R(i)
+ Cc(t)·T(1)·Q·R(i)
단,
T(1) : 송신기 13(1)에 발생하는 진폭·위상치
Q : 온도특성에 의한 진폭·위상변동성분(주파수 변환기)
R(i) : 수신기 14(i)에 발생하는 진폭·위상치
Rc(t) : 시각(t)에서의 수신신호
Cc(t) : 시각(t)에서의 송신신호
이 경우 도 28에 도시한 바와 같이 교정신호 상관기(203)는 이하의 수학식 206에 도시한 신호 S'(i)를 출력한다.
S'(i) = Cc(t)·T(1)·Q·R(i)
따라서 단계 S25D에서는 수신기 14(i)가 수신한 i번째 신호 S'(i)를 교정/수신신호 분리부(201) 내의 교정신호 상관기(203)의 출력신호에서 측정한다. 이 신호 S'(i)는 수신한 신호의 진폭 및 위상의 정보를 포함하는 값이다. 첫회는 카운터(i)의 값이 1이기 때문에 단계 S25에서 S26을 통해 단계 S27로 진행되며 카운터(i)의 값을 카운트업하여 단계 S23으로 되돌아간다.
2회째 이후는 카운터(i)의 값이 1 이외이기 때문에 단계 S25에서 S26을 통해 단계 S28로 진행된다. 단계 S28D에서는 다음 수학식 207에 의해 i번째 브랜치의 교정치 P(i)를 구한다.
P(i) = S'(i)/S'(1)
N개의 모든 브랜치에 대해 처리가 종료되지 않는 경우에는 단계 S28에서 S29를 통해 단계 S27에 진행되며 카운터(i)의 값을 카운트업하여 단계 S23으로 되돌아간다.
따라서 도 30의 교정제어순서를 실행하면 2번째∼N번째의 각각의 브랜치에 대해 교정치 S'(i)가 개별적으로 구해진다. 이 예에서는 첫번째 브랜치를 기준으로 하고 있기 때문에 당연히 첫번째 브랜치의 교정치 P(1)는 1이다.
여기에서 신호 S'(i)는 (206)식으로 표현됨으로써 수학식 207을 변형하여 다음 수학식 208을 얻을 수 있다.
P(i) = S'(i)S'(1)/
= (T(1)·Q·R(i))/(T(1)·Q·R(1))
= R(i)/R(1)
요컨대 도 30의 교정제어순서에서 얻어지는 교정치 P(i)는 수신기 14(i)의진폭·위상치의 기준 브랜치에 대한 상대치이다. 또한 측정되는 진폭·위상치는 온도특성 등의 시간변화의 영향에 의해 변동하지만 그 성분(Q)은 상기 수학식 208에서 상쇄되기 때문에 온도특성의 영향은 교정치 P(i)에는 나타나지 않는다.
따라서 각 브랜치로 수신할 때 도 30의 교정제어순서에서 얻어진 교정치 P(i)를 각각의 수신기 14(i)의 진폭·위상치에 승산함으로써 수신기(14)에 있어서의 진폭·위상치의 브랜치간 오차를 보정할 수 있다.
수학식 202 및 수학식 206에 있어서의 온도특성에 의한 진폭·위상치의 변동성분(Q)은 실제로는 각 브랜치의 송신기(13)에 있어서의 변동성분과, 수신기(14)에 있어서의 변동성분과, 교정에 이용하는 주파수 변환기(22)에 있어서의 변동성분을 포함하고 있다. 따라서 시간의 경과에 따른 온도변화에 대해 주파수 변환기(22)의 특성이 변화하지만 주파수 변환기(22)에 대해서는 교정처리로 어느 브랜치의 진폭·위상치를 측정할 때이건 공통으로 이용하고 있기 때문에 단일의 주파수 변환기(22)의 진폭·위상치의 변동성분(Q)은 구하는 교정치에 영향을 미치지 않는다.
또 본 실시형태에 도시한 바와 같은 수신시에 교정할 수 있도록 하기 위한 변경은 도 2∼도 9에 있어서도 적용 가능하다. 이하에 적용을 위한 구성에 있어서의 변경점을 간단히 도시한다.
즉 제2실시형태에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는 이하의 변경에 의해 수신시에도 교정할 수 있게 된다.
·각 부 랜치유니트(30)에 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 스위치(38)로부터의 신호 또는 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 주파수 변환기(22)로부터의 신호를 합성하고 합성한 신호를 수신기(14)에 출력하는 합성기를 스위치(16) 대신에 각각 설치한다.
·수신기(14)의 출력신호에 대해 송신기(35)를 교정할 때 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 스위치(38)로부터의 신호를 분리/출력하고, 수신기(14)를 교정할 때 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 주파수 변환기(22)로부터의 신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리부를 더 설치한다.
·송신기(35)를 교정할 때 교정연산부(25B)는 스위치(38)의 접속상태를 제어하여 교정/수신신호 분리부에서 분리된 스위치(38)로부터의 신호를 입력하여 각 송신기(35)의 교정치를 구한다. 또한 수신기(14)를 교정할 때 교정연산부(25B)는 스위치(21)의 접속상태를 제어하여 교정/수신신호 분리부에서 분리된 주파수 변환기(22)로부터의 신호를 입력하여 각 수신기(14)의 교정치를 구한다.
제3실시형태에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는 이하의 변경에 의해 수신시에도 교정할 수 있게 된다.
·각 브랜치유니트(40)에 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 그 브랜치에 속하는 스위치(42)로부터의 신호 또는 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 인접하는 브랜치에 속하는 스위치(42)로부터의 신호를 합성하고 합성한 신호를 수신기(14)에 출력하는 합성기를 스위치(16) 대신에 각각 설치한다.
·수신기(14)의 출력신호에 대하여 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 해당 브랜치에 속하는 스위치(42)로부터의 신호를 분리/출력하거나 또는 안테나소자(11)로부터의 수신신호와 인접하는 브랜치에 속하는 스위치(42)로부터의 신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리회로를 더 설치한다.
·교정연산부(25C)는 스위치(41),(42)의 접속상태를 제어하여 교정/수신신호 분리부에서 분리된 해당 브랜치에 속하는 스위치(42)로부터의 신호 및 교정/수신신호 분리부에서 분리된 인접하는 브랜치에 속하는 스위치(42)로부터의 신호를 입력하여 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구한다.
제4실시형태에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는 이하의 변경에 의해 수신시에도 교정할 수 있게 된다.
·각 브랜치유니트(110)에 써큘레이터(113)에서 수신신호와, 주파수 변환기(116)가 출력하는 수신신호를 합성하고 합성한 신호를 수신기(118)에 출력하는 합성기를 스위치(117) 대신에 각각 설치한다.
·수신기(118)의 출력에 대하여 써큘레이터(113)로부터의 수신신호와 주파수 변환기(117)가 출력하는 수신신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리부를 더 설치한다.
·교정연산부(124)는 스위치(113)의 접속상태를 제어하여 교정/수신신호 분리부에서 분리된 주파수 변환기(116)가 출력하는 수신신호를 입력하여 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구한다.
적응 어레이안테나송신장치.
제5실시형태에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는 이하의 변경에 의해 수신시에도 교정할 수 있게 된다.
·각 브랜치유니트(110)에 써큘레이터(113)로부터의 수신신호와 주파수 변환기(116)가 출력하는 신호를 합성 또는 써큘레이터(113)로부터의 수신신호와 스위치(134)가 출력하는 송신기로부터의 신호를 합성하고 합성한 신호를 수신기(118)에 출력하는 합성기를 스위치(118) 대신에 각각 설치한다.
·수신기(118)의 출력에 대하여 써큘레이터(113)로부터의 수신신호와 주파수 변환기(116)가 출력하는 신호를 분리/출력하거나 또는 써큘레이터(113)로부터의 수신신호와 스위치(134)가 출력하는 송신기로부터의 신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리부를 더 설치한다.
·교정연산부(124)는 스위치(112),(133),(134)를 제어함과 동시에 교정/수신신호 분리부에서 분리된 주파수 변환기(16)가 출력하는 신호 또는 교정/수신신호 분리부에서 분리된 스위치(34)가 출력하는 송신기로부터의 신호를 입력하여 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구한다.
제6 및 제8실시형태에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는 이하의 변경에 의해 수신시에도 송신부(15)를 교정할 수 있게 된다.
·브랜치유니트 110(1)에 있어서 써큘레이터(113)로부터의 신호와 주파수 변환기(142)로부터의 신호를 합성하고, 합성한 신호를 수신기 118(1)에 출력하는 합성기를 스위치 117(1) 대신에 설치한다.
·수신기 118(1) 출력에 대하여 써큘레이터(113)로부터의 신호와 주파수 변환기(142)로부터의 신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리부를 더 설치한다.
·교정연산부(124)는 교정/수신신호 분리부에서 분리된 주파수 변환기(142)로부터의 신호를 입력하여 각 브랜치의 송신부(115)의 교정치를 구한다.
제7 및 제9실시형태에 도시한 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서는 이하의 변경에 의해 수신시에도 교정할 수 있게 된다.
·각 브랜치유니트(110)에 써큘레이터(113)로부터의 신호와 스위치(151)로부터의 신호를 합성하고 합성한 신호를 수신기(118)에 출력하는 합성기를 스위치(117) 대신에 각각 설치한다.
·수신기(118)의 출력에 대하여 써큘레이터(113)로부터의 신호와 스위치(151)로부터의 신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리부를 더 설치한다.
·교정연산부(124)는 스위치(151)∼(153)를 제어함과 동시에 교정/수신신호 분리부에서 분리된 스위치(151)로부터의 신호를 입력하여 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구한다.
이상 제1∼제10실시형태에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 FDD와 같이 송신과 수신의 주파수가 다른 시스템에 있어서도, 각 브랜치간의 송신기/수신기의 진폭·위상치를 개별적으로 교정할 수 있게 되어 기지국의 설치장소의 차이에 따른 환경변동이나 통신중의 온도특성 변화에 의해 발생하는 각 브랜치간의 진폭·위상오차를 보상할 수 있게 된다.
또한 도 7에 도시한 바와 같이 구성하는 경우에는 단자수가 많은 스위치(21,23)를 설치할 필요가 없기 때문에 특히 어레이안테나의 소자수(N)가 큰 경우에는 제조가 용이해진다.
또한 부가안테나를 이용함으로써 FDD와 같이 송신과 수신의 주파수가 다른 시스템에 있어서도 각 브랜치간의 송신부/수신부의 진폭·위상치의 교정을 안테나까지 포함하여 개별적으로 수행할 수 있게 된다. 이에 따라 예컨대 기지국의 설치장소의 차이에 따른 환경변동이나 통신중의 온도특성 변화에 의해 발생하는 각 브랜치간의 진폭·위상오차를 보상할 수 있게 된다.

Claims (30)

  1. 복수의 안테나소자(11)로 구성되는 어레이안테나와, 상기 어레이안테나의 안테나소자수와 동수(同數)의 송신기(13) 및 수신기(14)와, 상기 각 안테나소자(l1)에 상기 송신기(13) 및 수신기(14)를 각각 접속하는 송수공용기(12)와, 상기 복수의 수신기(14)에 각 안테나소자(11)에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기(l4)의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성 제어연산회로(26)를 구비함과 동시에 상기 수신기(14)의 수신주파수와 상기 송신기(13)의 송신주파수가 다른 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서,
    상기 수신기의 수신주파수와 상기 송신기의 송신주파수의 차분에 해당하는 주파수의 신호를 출력하는 로컬신호 생성회로(24)와,
    상기 복수의 송신기 각각의 출력에서 신호의 일부분을 분기하여 취출하는 분기기(15)와,
    상기 복수의 송신기 중 어느 하나가 출력하는 신호를 선택하는 제1스위치(21)와,
    상기 제1스위치가 선택한 신호의 주파수를 상기 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 변환하는 주파수 변환기(22)와,
    상기 주파수 변환기가 출력하는 신호를 입력하여 상기 복수의 수신기에 대응하여 장치된 복수경로 중 어느 하나에 선택적으로 출력하는 제2스위치(23)와,
    상기 안테나소자로부터의 수신신호와 상기 제2스위치로부터의 신호를 선택적으로 상기 각 수신기에 입력하는 제3스위치(16)와,
    상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치의 접속상태를 제어하여 상기 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치를 입력하여 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 교정제어회로(25)를 구비한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 교정제어회로(25)는 상기 복수의 송신기 각각이 출력하는 신호를 상기 제1스위치에서 차례로 선택함과 동시에 상기 제2스위치 및 제3스위치를 제어하고, 상기 주파수 변환기에 의해 주파수 변환된 신호를 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 수신기에 입력하여 각각의 브랜치의 송신기로부터의 신호에 대해 각각 측정된 복수의 진폭·위상치와 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 송신기로부터의 신호에 대해 측정된 진폭·위상치의 비율을 각 브랜치의 송신계의 교정치로서 산출하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 교정제어회로(25)는, 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 송신기가 출력하는 신호를 상기 제1스위치로 선택함과 동시에 상기 제2스위치 및 제3스위치를 제어하여 상기 주파수 변환기로 주파수 변환된 신호를 각각의 브랜치 수신기에 차례로 입력하고 각각의 브랜치의 수신기에서 각각 측정된 복수의 진폭·위상치와, 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 수신기에서 측정된 진폭·위상치의 비율을 각 브랜치의 수신계의 교정치로서 산출하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안테나소자로부터의 수신신호와 상기 제2스위치로부터의 신호를 합성하여 해당 신호를 상기 수신기에 출력하는 합성기(216)를 상기 제3스위치 대신에 설치하고,
    상기 수신기의 출력신호에 대하여 상기 안테나소자로부터의 수신신호와 상기 제2스위치로부터의 신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리회로(201)를 더 설치하고,
    상기 교정제어회로(25)는 상기 제1스위치 및 제2스위치의 접속상태를 제어하여 상기 교정/수신신호 분리회로로 분리된 제2스위치로부터의 신호를 입력하여 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 적응 어레이안테나 송신장치.
  5. 복수의 안테나소자(11)로 구성되는 어레이안테나와, 상기 어레이안테나의 안테나소자수(11)와 동수의 송신기(35) 및 수신기(14)와, 상기 각 안테나소자(l1)에 상기 송신기(35) 및 수신기(14)를 각각 접속하는 송수공용기(12)와, 상기 복수의 수신기에 각 안테나소자(11)에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성 제어연산회로(26)를 구비함과 동시에 상기 수신기(14)의 수신주파수와 상기 송신기(35)에서 안테나소자(11)로 인가되는 신호의 송신주파수가 다른 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서,
    상기 수신주파수와 상기 송신주파수의 차분에 해당하는 주파수의 신호를 출력하는 로컬신호 생성회로(24)와,
    상기 복수의 송신기 각각이 출력하는 상기 수신주파수와 같은 주파수의 신호를 상기 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 주파수 변환하는 제1주파수 변환기(33)와,
    상기 복수의 송신기 각각의 출력에서 상기 제1주파수 변환기의 변환후 신호의 일부분을 분기하여 취출하는 제1분기기(15)와,
    상기 송신기 중 하나의 출력에서 상기 제1주파수 변환기의 변환전 신호의 일부분을 분기하여 취출하는 제2분기기(32)와,
    상기 복수의 송신기 중 어느 하나가 상기 제1분기기에 입력하는 하나의 신호를 선택하는 제1스위치(21)와,
    상기 제1스위치가 선택한 신호의 주파수를 상기 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 변환하는 제2주파수 변환기(22)와,
    상기 제2분기기가 출력하는 신호를 입력하여 상기 복수의 수신기에 대응 장치된 복수 경로 중 어느 하나로 선택적으로 출력하는 제2스위치(38)와,
    상기 안테나소자로부터의 수신신호와 상기 제2스위치로부터의 신호와 상기 제2주파수 변환기로부터의 신호를 선택적으로 상기 각 수신기에 입력하는 제3스위치(16)와,
    상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치의 접속상태를 제어하여 상기 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치를 입력하여 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 교정제어회로(25B)를 설치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 교정제어회로(25B)는 상기 복수의 송신기 각각이 출력하는 신호를 상기 제1스위치에서 차례로 선택함과 동시에 상기 제2스위치 및 제3스위치를 제어하고, 제2주파수 변환기에 의해 주파수 변환된 신호를 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 수신기에 입력하고 각각의 브랜치의 송신기로부터의 신호에 대해 각각 측정된 복수의 진폭·위상치와 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 송신기로부터의 신호에 대해 측정된 진폭·위상치의 비율을 각 브랜치의 송신계의 교정치로서 산출하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 교정제어회로(25B)는, 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 송신기가 출력하는 신호를 상기 제2분기기로 취출하고, 상기 제2스위치 및 제3스위치를 통해 각각의 브랜치 수신기에 차례로 입력하고 각각의 브랜치의 수신기에서 각각 측정된 복수의 진폭·위상치와, 미리 기준으로서 정한 특정 브랜치의 수신기에서 측정된 진폭·위상치의 비율을 각 브랜치의 수신계의 교정치로서 산출하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 안테나소자로부터의 수신신호와 상기 제2스위치로부터의 신호, 또는 상기 안테나소자로부터의 수신신호와 상기 제2주파수 변환기로부터의 신호를 합성하여 해당 신호를 상기 수신기에 출력하는 합성기를 상기 제3스위치 대신에 각각 설치하고,
    상기 수신기의 출력신호에 대하여 상기 안테나소자로부터의 수신신호와 상기 제2스위치로부터의 신호를 분리/출력하거나 또는 상기 안테나소자로부터의 수신신호와 상기 제2주파수 변환기로부터의 신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리회로를 더 설치하며,
    상기 교정제어회로(25B)는 상기 제1스위치 및 제2스위치의 접속상태를 제어하여 상기 교정/수신신호 분리회로로 분리된 제2스위치로부터의 신호, 또는 상기 교정/수신신호 분리회로로 분리된 제2주파수 변환기로부터의 신호를 입력하여 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 적응 어레이안테나 송신장치.
  9. 복수의 안테나소자(11)로 구성되는 어레이안테나와, 상기 어레이안테나의 안테나소자수(11)와 동수의 송신기(13) 및 수신기(14)와, 상기 각 안테나소자(l1)에 상기 송신기(13) 및 수신기(14)를 각각 접속하는 송수공용기(12)와, 상기 복수의 수신기(14)에 각 안테나소자(11)에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성 제어연산회로(26)를 구비함과 동시에 상기 수신기(14)의 수신주파수와 상기 송신기(13)의 송신주파수가 다른 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서,
    상기 수신기의 수신주파수와 상기 송신기의 송신주파수의 차분에 해당하는 주파수의 신호를 출력하는 로컬신호 생성회로(24)와,
    상기 복수의 송신기 각각의 출력에서 신호의 일부분을 분기하여 취출하는 분기기(15)와,
    상기 어레이안테나의 미리 정한 브랜치의 열에 대해 서로 인접하는 2개의 브랜치에서 각각 상기 분기기의 출력신호를 입력하여 어느 한쪽을 선택하는 복수의 제1스위치(41)와,
    상기 제1스위치가 선택한 신호의 주파수를 상기 로컬신호 생성회로가 출력하는 신호를 이용하여 변환하는 주파수 변환기(43)와,
    상기 어레이안테나의 복수 브랜치의 각각에 대해, 상기 주파수 변환기가 출력하는 신호를 입력하여 서로 인접하는 2개의 브랜치 중 어느 한 경로로 선택적으로 출력하는 복수의 제2스위치(42)와,
    상기 어레이안테나의 복수 브랜치의 각각에 대해, 해당 브랜치의 안테나소자로부터의 수신신호와, 해당 브랜치에 속하는 상기 제2스위치로부터의 신호와, 인접하는 브랜치에 속하는 상기 제2스위치로부터의 신호 중 어느 하나를 선택하여 1개의 수신기에 입력하는 제3스위치(16)와,
    상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치의 접속상태를 제어하여 상기 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치를 입력하고 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 교정제어회로(25C)를 설치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 교정제어회로(25C)는 인접하는 브랜치마다 인접하는 2개의 브랜치의 송신기가 출력하는 신호를 상기 제1스위치에서 교대로 선택함과 동시에 상기 제2스위치 및 제3스위치를 제어하고, 상기 주파수 변환기에 의해 주파수 변환된 신호를 2개의 브랜치 중 미리 정한 한쪽 수신기에 입력하고 2개의 브랜치의 송신기로부터의 신호에 대해 각각 측정된 진폭·위상치의 비율을 제1비율로서 구함과 동시에 미리 기준으로서 정한 브랜치 이외에 대해서는 해당 브랜치에서 구해진 제1비율을 다른 브랜치에서 구해진 제1비율을 이용하여 수정하고 각 브랜치의 송신계의 교정치를 산출하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 교정제어회로(25C)는, 인접하는 브랜치마다 인접하는 2개의 브랜치 중 미리 정한 한쪽 송신기가 출력하는 신호를 상기 제1스위치로 선택함과 동시에 상기 제2스위치 및 제3스위치를 제어하여 상기 주파수 변환기에서 주파수 변환된 신호를 인접하는 2개의 브랜치의 각각의 수신기에 교대로 입력하고, 인접하는 2개의 브랜치의 수신기에서 각각 측정된 복수의 진폭·위상치의 비율을 제1비율로서 구함과 동시에 미리 기준으로서 정한 브랜치 이외에 대해서는 해당 브랜치에서 구해진 상기 제1비율을 다른 브랜치에서 구해진 제1비율을 이용하여 수정하고 각 브랜치의 수신계의 교정치를 산출하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 안테나소자로부터의 수신신호와 해당 브랜치에 속하는 상기 제2스위치로부터의 신호, 또는 상기 안테나소자로부터의 수신신호와 인접하는 브랜치에 속하는 상기 제2스위치로부터의 신호를 합성하고 해당 신호를 상기 수신기에 출력하는 합성기를 상기 제3스위치 대신에 각각 설치하고,
    상기 수신기의 출력신호에 대해 상기 안테나소자로부터의 수신신호와 해당 브랜치에 속하는 상기 제2스위치로부터의 신호를 분리/출력하거나, 또는 상기 안테나소자로부터의 수신신호와 인접하는 브랜치에 속하는 상기 제2스위치로부터의 신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리회로를 더 설치하며,
    상기 교정제어회로(25C)는, 상기 제1스위치 및 제2스위치의 접속상태를 제어하여 상기 교정/수신신호 분리회로로 분리된 해당 브랜치에 속하는 상기 제2스위치로부터의 신호 및 상기 교정/수신신호 분리회로로 분리된 인접하는 브랜치에 속하는 상기 제2스위치로부터의 신호를 입력하고 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 적응 어레이안테나 송신장치.
  13. 3 이상의 N개의 안테나소자(111)로 구성되는 어레이안테나와, N개의 송신기(121) 및 수신기(118)와, 상기 각 안테나소자(111)에 상기 송신기(121) 및 수신기(118)를 각각 접속하는 송수공용기(113)와, 상기 복수의 수신기에 각 안테나소자(111)에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성제어 연산회로(125)를 구비함과 동시에 통신에 이용하는 상기 어레이안테나의 수신주파수와 송신주파수가 다른 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서,
    송출하는 신호의 주파수가 상기 어레이안테나의 수신주파수와 동일한 N개의 송신기(121)와,
    상기 N개의 송신기의 각각이 송출하는 신호의 주파수를 상기 어레이안테나의 송신주파수로 변환하는 제1주파수 변환기(123)와,
    상기 N개의 송신기 각각의 출력에서 상기 제1주파수 변환기가 변환하기 전의 신호를 취출하는 N개의 분기기(112)와,
    수신하는 신호의 주파수가 상기 어레이안테나의 수신주파수와 동일한 N개의 수신기(118)와,
    상기 어레이안테나의 송신주파수와 같은 주파수의 신호를 상기 어레이안테나의 수신주파수와 같은 주파수로 변환하는 제2주파수 변환기(116)와,
    상기 제1주파수 변환기의 출력과 상기 수신기의 입력과 상기 각 안테나소자와의 사이에 설치된 N개의 제1송수공용기(113)와,
    상기 분기기의 출력과 상기 제2주파수 변환기의 입력과 상기 각 안테나소자와의 사이에 설치된 N개의 제2송수공용기(114)와,
    상기 N개의 송신기 및 N개의 수신기 중 어느 하나에 접속 가능한 적어도 1개의 부가안테나(128)와,
    상기 안테나 소자 및 부가안테나 중 어느 한쪽을 상기 제1송수공용기 및 제2송수공용기 중 어느 한쪽과 접속하는, 안테나소자마다 설치된 제1스위치(112)와,
    상기 수신기의 입력에 접속되어 상기 제1송수공용기로부터의 수신신호와 상기 제2주파수 변환기가 출력하는 수신신호 중 어느 한쪽을 선택적으로 상기 수신기에 입력하는, 수신기마다 설치된 제2스위치(117)와,
    상기 부가안테나를 어느 제1스위치와 접속하는 제3스위치(129)와,
    상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 제어함과 동시에 상기 각 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상 교정치를 구하는 교정제어회로(124)를 설치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 교정제어회로(124)는,
    상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 제어하여 상기 부가안테나로부터 서로 같은 거리에 존재하는 2개의 안테나소자의 브랜치에 각각 속하는 제1송신기 및 제2송신기를 상기 N개의 송신기 중에서 선택함과 동시에 상기 제1송신기 및 제2송신기와는 다른 브랜치에 속하는 1개의 교정수신기를 상기 N개의 수신기 중에서 선택하고, 상기 제3스위치를 상기 제1송신기 및 제2송신기와는 다른 브랜치에 속하는 1개의 교정수신기에 접속되는 제1스위치에 접속하며,
    상기 제1송신기가 송출하는 신호를 상기 제1주파수 변환기에서 주파수 변환한 신호를 제1송신기가 속하는 브랜치의 안테나소자로부터 송신하고,
    상기 부가안테나가 수신한 상기 제1송신기로부터의 신호를 상기 제2주파수 변환기에 의해 주파수 변환한 출력을 상기 교정수신기에 입력하여 상기 교정수신기로 얻어지는 제1측정치를 검출하며,
    상기 제2송신기가 송출하는 신호를 상기 제1주파수 변환기에서 주파수 변환한 신호를 제2송신기가 속하는 브랜치의 안테나소자에서 송신하고,
    상기 부가안테나가 수신한 상기 제2송신기로부터의 신호를 상기 제2주파수 변환기에 의해 주파수 변환한 출력을 상기 교정수신기에 입력하여 상기 교정수신기로 얻어지는 제2측정치를 검출하며,
    상기 제2측정치와 제1측정치의 비율을 제1교정치로서 산출하고,
    상기 제1송신기 및 제2송신기의 선택을 차례로 절환하여 각각 측정한 제1측정치 및 제2측정치에 근거하여 복수 브랜치 각각의 제1교정치를 구하며,
    미리 정한 기준 브랜치 이외에 대해서는, 해당 브랜치의 제1교정치를 다른 브랜치에서 얻어진 제1교정치를 이용하여 수정하고 기준 브랜치에 대한 상대치로서 제1교정치를 산출하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 교정제어회로(124)는,
    상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치를 제어하여 상기 부가안테나로부터 서로 같은 거리에 존재하는 2개의 안테나소자의 브랜치에 각각 속하는 제1수신기 및 제2수신기를 상기 N개의 수신기 중에서 선택함과 동시에 상기 제1수신기 및 제2수신기와는 다른 브랜치에 속하는 1개의 교정송신기를 상기 N개의 송신기 중에서 선택하고,
    상기 교정송신기가 송출하는 신호를 상기 분기기, 제2송수공용기, 제1스위치 및 제3스위치를 통해 상기 부가안테나에서 송신하고,
    상기 제1수신기가 속하는 브랜치의 안테나소자가 수신한 상기 교정송신기로부터의 신호를 상기 제1수신기에 입력하여 상기 제1수신기에 얻어지는 제1측정치를검출하고,
    상기 제2수신기가 속하는 브랜치의 안테나소자가 수신한 상기 교정송신기로부터의 신호를 상기 제2수신기에 입력하여 상기 제2수신기에 얻어지는 제2측정치를 검출하고,
    상기 제2측정치와 제1측정치의 비율을 제1교정치로서 산출하고,
    상기 제1수신기 및 제2수신기의 선택을 차례로 절환하여 각각 측정한 제1측정치 및 제2측정치에 근거하여 복수 브랜치 각각의 제1교정치를 구하고,
    미리 정한 기준 브랜치 이외에 대해서는, 해당 브랜치의 제1교정치를 다른 브랜치에서 얻어진 제1교정치를 이용하여 수정하고 기준브랜치에 대한 상대치로서 제1교정치를 산출하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 N개의 안테나소자(111)를 1개의 직선상에 같은 간격으로 배치함과 동시에 2개의 안테나소자의 중간 위치에 상기 부가안테나(128)를 배치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 N개의 안테나소자(11)를 1개의 원주상에 같은 간격으로 배치함과 동시에 상기 원주의 중심 위치에 상기 부가안테나(128)를 배치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1송수공용기로부터의 수신신호와 상기 제2주파수 변환기가 출력하는 수신신호를 합성하여 해당 신호를 상기 수신기로 출력하는 합성기를 상기 제2스위치 대신에 각각 설치하고,
    상기 수신기의 출력에 대하여 상기 제1송수공용기로부터의 수신신호와 상기제2주파수 변환기가 출력하는 수신신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리회로를 더 설치하고,
    상기 교정제어회로(124)는 상기 제1스위치의 접속상태를 제어하여 상기 교정/수신신호 분리회로로 분리된 상기 제2주파수 변환기가 출력하는 수신신호를 입력하고 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 적응 어레이안테나 송신장치.
  19. 2 이상의 N개의 안테나소자(111)로 구성되는 어레이안테나와, N개의 송신기(121) 및 수신기(118)와, 상기 각 안테나소자(111)에 상기 송신기(121) 및 수신기(118)를 각각 접속하는 송수공용기(113)와, 상기 복수의 수신기에 각 안테나소자에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성제어 연산회로(125)를 구비함과 동시에 통신에 이용하는 상기 어레이안테나의 수신주파수와 송신주파수가 다른 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서,
    송출하는 신호의 주파수가 상기 어레이안테나의 수신주파수와 동일한 N개의 송신기(121)와,
    상기 N개의 송신기의 각각이 송출하는 신호의 주파수를 상기 어레이안테나의 송신주파수로 변환하는 제1주파수 변환기(123)와,
    상기 N개의 송신기 각각의 출력에서 상기 제1주파수 변환기가 변환하기 전의 신호를 취출하는 N개의 제1분기기(122)와,
    상기 제1주파수 변환기의 출력에서 변환후의 신호를 어레이안테나의 브랜치마다로 취출하는 N개의 제2분기기(131)와,
    수신하는 신호의 주파수가 상기 어레이안테나의 수신주파수와 동일한 N개의 수신기(118)와,
    상기 어레이안테나의 송신주파수와 같은 주파수의 신호를 상기 어레이안테나의 수신주파수와 같은 주파수로 변환하는 제2주파수 변환기(116)와,
    상기 제1주파수 변환기의 출력과 상기 수신기의 입력과 상기 각 안테나소자와의 사이에 설치된 N개의 제1송수공용기(113)와,
    상기 제1분기기의 출력과 상기 제2주파수 변환기의 입력과 상기 각 안테나소자와의 사이에 설치된 N개의 제2송수공용기(114)와,
    상기 N개의 송신기 및 N개의 수신기 중 어느 하나에 접속 가능한 적어도 1개의 부가안테나(128)와,
    상기 안테나 소자 및 부가안테나 중 어느 한쪽을 상기 제1송수공용기 및 제2송수공용기 중 어느 한쪽과 접속하는, 안테나소자마다 설치된 제1스위치(112)와,
    미리 정한 기준브랜치에 속하는 제1분기기의 출력을 어느 한 브랜치의 수신기의 입력과 접속하는 제2스위치(134)와,
    N개의 각 브랜치에 속하는 상기 제2분기기의 출력 중 어느 하나를 상기 기준브랜치에 속하는 제2주파수 변환기의 입력에 접속하는 제3스위치(133)와,
    상기 제3스위치의 출력과 상기 기준브랜치에 속하는 제2송수공용기 중 어느 한쪽을 상기 기준브랜치에 속하는 제2주파수 변환기의 입력에 접속하는 제4스위치(132)와,
    각각의 브랜치에 있어서, 상기 제1송수공용기로부터의 수신신호와, 상기 제2주파수 변환기가 출력하는 신호와, 상기 제2스위치가 출력하는 송신기로부터의 신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 수신기의 입력에 인가하는 제5스위치(117)와,
    상기 부가안테나를 어느 제1스위치와 접속하는 제6스위치(129)와,
    상기 제1스위치, 제2스위치 및 제3스위치, 제4스위치, 제5스위치 및 제6스위치를 제어함과 동시에 상기 각 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치에 근거하여 브랜치간의 진폭위상 교정치를 구하는 교정제어회로(125)를 설치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1송수공용기로부터의 수신신호와 상기 제2주파수 변환기가 출력하는 신호를 합성, 또는 상기 제1송수공용기로부터의 수신신호와 상기 제2스위치가 출력하는 송신기로부터의 신호를 합성하여 해당 신호를 상기 수신기에 출력하는 합성기를 상기 제5스위치 대신에 각각 설치하고,
    상기 수신기의 출력에 대하여 상기 제1송수공용기로부터의 수신신호와 상기제2주파수 변환기가 출력하는 신호를 분리/출력하거나 또는 상기 제1송수공용기로부터의 수신신호와 상기 제2스위치가 출력하는 송신기로부터의 신호를 분리/출력하는 교정/수신신호분리회로를 더 설치하며,
    상기 교정제어회로(125)는 상기 제1스위치, 제2스위치, 제3스위치 및 제4스위치를 제어함과 동시에 상기 교정/수신신호 분리회로로 분리된 상기 제2주파수 변환기가 출력하는 신호 또는 상기 교정/수신신호 분리회로로 분리된 상기 제2스위치가 출력하는 송신기로부터의 신호를 입력하고 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 적응 어레이안테나 송신장치.
  21. 2 이상의 N개의 안테나소자(111)로 구성되는 어레이안테나와, N개의 송신기(118) 및 수신기(115)와, 상기 각 안테나소자(111)에 상기 송신기(118) 및 수신기(115)를 각각 접속하는 제1송수공용기(113)와, 상기 복수의 수신기에 각 안테나소자에서 각각 입력되는 신호에 대하여 진폭 및 위상을 가중하여 복수의 수신기의 출력을 합성함으로써 상기 어레이안테나의 방사패턴을 제어하는 지향성제어 연산회로(125)를 구비함과 동시에 통신에 이용하는 상기 어레이안테나의 수신주파수와 송신주파수가 다르며, 상기 각 송신기(115)가 출력하는 신호의 주파수가 f1, 상기 각 수신기(118)의 수신주파수가 f2인 적응 어레이안테나 송수신장치에 있어서,
    상기 어레이안테나의 적어도 2개의 안테나소자로부터의 거리가 같은 위치에 배치된 적어도 1개의 부가안테나(128)와,
    상기 부가안테나에 접속된 제2송수공용기(143)와,
    1개의 송신기에서 출력되는 주파수가 f1인 신호를 f2의 주파수로 변환하여 상기 제2송수공용기로 출력함과 동시에 상기 제2송수공용기로부터 입력되는 주파수가 f1인 신호를 f2의 주파수로 변환하여 출력하는 적어도 1개의 주파수 변환기(26,41,42)와,
    상기 N개의 송신기의 적어도 1개의 출력에서 취출한 신호를 상기 주파수 변환기에 입력하는 적어도 1개의 분기기(122)와,
    상기 N개의 수신기의 적어도 1개에 대하여 그 입력을 상기 제1송수공용기 및 상기 주파수 변환기 중 어느 한쪽과 접속하는 적어도 1개의 제1스위치(117)와,
    상기 제1스위치를 제어함과 동시에 상기 각 수신기에서 얻어지는 진폭·위상치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상교정치를 구하는 교정제어회로(124)를 설치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 N개의 송신기의 출력에 각각 상기 분기기(122)를 접속하고,
    상기 N개의 수신기의 입력에 각각 상기 제1스위치(117)를 접속하며,
    상기 N개의 송신기에 접속한 분기기 중 어느 1개를 선택적으로 상기 주파수 변환기의 입력과 접속하는 제2스위치(152)와,
    상기 주파수 변환기의 출력을 상기 N개의 수신기에 접속한 제1스위치 중 어느 1개의 입력과 선택적으로 접속하는 제3스위치(151)를 더 설치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 교정제어회로(124)는,
    상기 제1스위치를 제어하고 상기 N개의 수신기 중 교정수신기로 설정한 1개의 수신기의 입력에 상기주파수 변환기의 출력을 접속하고,
    상기 N개의 송신기 하나를 교정송신기로서 차례로 선택함과 동시에 선택한 교정송신기로부터 신호를 송출하고,
    상기 교정송신기에서 송출되어 상기 제1송수공용기 및 그에 접속된 상기 안테나소자를 통해 송신된 신호를 상기 부가안테나, 제2송수공용기, 주파수 변환기 및 제1스위치를 통해 상기 교정수신기에 입력하고,
    각각의 브랜치의 교정송신기에서 송출된 신호에 대해 상기 교정수신기에서 검출한 측정치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상교정치를 구하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 교정제어회로(124)는,
    상기 제1스위치를 제어하여 그것이 접속된 수신기의 입력을 상기 제1송수공용기와 접속하고,
    상기 N개의 송신기 1개를 교정송신기로 설정하여 상기 교정송신기로부터 신호를 송출하며,
    상기 N개의 수신기 1개를 교정수신기로서 차례로 선택하고,
    상기 교정송신기로부터 송출되어 상기 분기기, 주파수 변환기 및 제2송수공용기를 통해 상기 부가안테나에서 송신된 신호를 상기 교정수신기가 속하는 브랜치의 안테나소자 및 제1송수공용기를 통해 상기 교정수신기에 입력하며,
    각각의 브랜치의 교정수신기에서 검출한 측정치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상교정치를 구하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  25. 제22항에 있어서, 상기 교정제어회로(124)는,
    상기 제1스위치를 제어하고 상기 N개의 수신기 중 교정수신기로 설정한 1개의 수신기의 입력에 상기 주파수 변환기의 출력을 접속하고,
    상기 N개의 송신기 1개를 교정송신기로서 차례로 선택함과 동시에 선택한 교정송신기로부터 신호를 송출하고,
    상기 교정송신기에서 송출된 신호를 상기 분기기에서 분기하여 상기 제2스위치를 통해 주파수 변환기로 입력하고 상기 주파수 변환기가 출력하는 신호를 상기 제3스위치 및 제1스위치를 통해 교정수신기의 입력에 인가하고,
    각각의 브랜치의 교정송신기에서 송출된 신호에 대해 상기 교정수신기에서 검출한 측정치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상교정치를 구하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  26. 제22항에 있어서, 상기 교정제어회로(124)는,
    상기 N개의 송신기 1개를 교정송신기로 설정하여 상기 교정송신기로부터 신호를 송출하고,
    상기 N개의 수신기 1개를 교정수신기로서 차례로 선택하고,
    상기 교정송신기에서 송출된 신호를 상기 분기기에서 분기하여 상기 제2스위치를 통해 주파수 변환기의 입력에 인가하고, 상기 주파수 변환기에서 출력되는 신호를 상기 제3스위치 및 제1스위치를 통해 교정수신기의 입력에 인가하고,
    각각의 브랜치의 교정수신기에서 검출한 측정치에 근거하여 어레이안테나의 브랜치간의 진폭위상교정치를 구하는 적응 어레이안테나 송수신장치.
  27. 제21항에 있어서, 1개의 송신기에서 출력되는 주파수가 f1인 신호를 f2의 주파수로 변환하는 제1주파수 변환기(141)와, 상기 제2송수공용기에서 입력되는 주파수가 f1인 신호를 f2의 주파수로 변환하여 출력하는 제2주파수 변환기(142)를 설치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  28. 제21항에 있어서, 상기 N개의 안테나소자(111)를 1개의 직선상에 같은 간격으로 배치함과 동시에 2개의 안테나소자의 중간위치에 상기 부가안테나(128)를 배치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  29. 제21항에 있어서, 상기 N개의 안테나소자(111)를 1개의 원주상에 같은 간격으로 배치함과 동시에, 상기 원주의 중심위치에 상기 부가안테나(128)를 배치한 적응 어레이안테나 송수신장치.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 제1송수공용기로부터의 신호와 상기 주파수 변환기로부터의 신호를 합성하고 해당 신호를 상기 수신기에 출력하는 합성기를 상기 제1스위치 대신에 설치하고,
    상기 수신기의 출력에 대하여 상기 제1송수공용기로부터의 신호와 상기 주파수 변환기로부터의 신호를 분리/출력하는 교정/수신신호 분리회로를 더 설치하고,
    상기 교정제어회로(124)는, 상기 각 교정/수신신호 분리회로로 분리된 상기 주파수 변환기로부터의 신호를 입력하여 상기 어레이안테나의 각 브랜치의 교정치를 구하는 적응 어레이안테나 송신장치.
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