KR100414315B1 - 기준 신호 생성 시스템의 고장과 관계없이 송수신이 가능한 어레이 안테나 송수신 장치 - Google Patents

기준 신호 생성 시스템의 고장과 관계없이 송수신이 가능한 어레이 안테나 송수신 장치 Download PDF

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Abstract

어레이 안테나 송수신 장치는 안테나부, N개의 송수신 블록, 공통 기준 신호 생성부 및 송수신부 제어부를 포함한다. 안테나부는 안테나 소자를 갖는다. N개의 송수신 블록은 안테나 소자에 접속된다. N개의 송수신 블록 각각은 개별 기준 신호를 생성한다. 송수신 블록은 공통 기준 신호에 기초하여 어레이 모드에서는 어레이 안테나 부분으로서의 대응 안테나 소자를 사용하고 상기 개별 기준 신호에 기초하여 개별 모드에서는 개별 안테나 소자로서의 대응 안테나 소자를 사용하여 송신 신호의 송수신 신호의 수신을 실행한다. 공통 기준 신호 생성부는 공통 기준 신호를 N개의 송수신 블록에 제공한다. 송수신부 제어부는 상기 공통 기준 신호가 사용될 때 상기 어레이 모드를 설정하고, 상기 개별 기준 신호가 사용될 때 상기 개별 모드를 설정한다.

Description

기준 신호 생성 시스템의 고장과 관계없이 송수신이 가능한 어레이 안테나 송수신 장치{ARRAY ANTENNA TRANSCEIVER CAPABLE OF CONTINUING TRANSMISSION AND RECEPTION REGARDLESS OF FAILURE OF REFERENCE SIGNAL SUPPLY SYSTEM}
본 발명은 어레이 안테나 송수신 장치에 관한 것으로, 특히 기준 신호 생성 시스템이 고장난 경우에도 연속적으로 송수신할 수 있는 어레이 안테나 송수신 장치에 관한 것이다.
어레이 안테나 송수신 장치는 각 안테나 소자마다 설치된 송수신부 및 이 송수신부를 제어하는 송수신부 제어부를 구비한다. 이 어레이 안테나 송수신 장치에서는, 수신시에는, 각 안테나 소자에 수신된 신호를 송수신부에서 주파수 변환 처리하여 송수신부 제어부에 송신하면, 송수신 제어부에서 가중 처리 및 합성 처리를 받게 된다. 송신시에는, 송수신부 제어부에서 가중 처리된 신호를 송수신부에 송신하면, 송수신부에서 주파수 변환 처리되어 각 안테나 소자에 송신된다.
도 1은 종래의 어레이 안테나 송수신 장치의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 어레이 안테나 송수신 장치는, 안테나부(201), N개의 송수신부(202-1 내지 202-N), N개의 기준 신호(203-1 내지 203-N), 송수신부 제어 회로(204), 하이브리드(205) 및 공통 기준 신호 생성부(206)로 구성된다. 일반적으로, 송수신부는 안테나부의 입출력을 위해 제공되고, N개의 송수신부는 이러한 종래의 일례에서 제공된다. 기준 신호를 제공하기 위해, 동기 신호가 공통 기준 신호 생성부(206)에 제공되고, 공통 기준 신호 생성부(206)는 기준 신호를 생성한다. 생성된 기준 신호는 하이브리드(205)에 의해 N개의 송수신부(202-1 내지 202-N)에 분배된다. 이러한 방법을 통해, 기준 신호는 공통 기준 신호 생성부(206)에 의해 생성되고 모든 송수신부에 제공된다. 따라서, 기준 신호는 단일 신호 소스에서 모든 송수신부로 공통으로 제공될 수 있다.
도 1에 도시된 종래의 어레이 안테나 송수신 장치에서, 공통 기준 신호 생성부는 기준 신호 소스로서 각각의 송수신부 외부에 제공되고, 출력은 각각의 송수신부에 분배된다. 따라서, 송수신부간의 동기화가 확립될 수 있다. 이러한 방식으로 송수신부간의 동기화가 확립되어야 하는 이유는, 어레이 안테나 송수신 장치에서는 안테나 소자의 수와 동일한 갯수의 송수신 장치가 동기되지 않는 한, 고정밀도의 송수신 신호의 가중 처리 및 합성 동작을 수행할 수 없기 때문이다.
한편, 공통 기준 신호 생성부를 사용하지 않고, 각 송수신부마다 개별적으로 기준 신호를 생성하는 방법을 고려할 수 있다. 그러나, 이 방법에서는, 각 송수신부에 대하여, 위상, 진폭 및 주파수가 상이한 기준 신호가 입력될 가능성이 있다. 따라서, 각 송수신부간의 동기를 확립하기 위해서는 별도의 캘리브레이션 (calibration)을 행할 필요가 있다.
전술한 이유로, 종래의 어레이 안테나 송수신 장치에서는, 공통 기준 신호 생성부를 사용하여 모든 송수신부에 공통의 신호를 공급하고 있다. 따라서, 캘리브레이션을 행하지 않고도 고정밀도로 송수신 신호에 대한 가중 처리 및 합성 동작을 실행할 수 있다.
그러나, 전술한 종래의 어레이 안테나 송수신 장치에서는, 공통 기준 신호 생성부가 고장 등에 의해 비동작 상태로 된 경우, 모든 송수신 블록에서 신호의 송수신을 행할 수 없게 되는 문제가 있다.
일본 공개 특허 출원 H5-191128호에는 어레이 안테나의 형성 방법이 개시되어 있다. 상기 문헌을 참조하면, 유닛 수신 시스템은 유닛 수신 블록(1-1 내지 1-N), 위상 동기 블록(2-1 내지 N-1) 및 위상 기준 블록(3)으로 구성되고, 유닛 수신 블록은 수신 안테나(7) 및 수신 변환기(8)로 구성된다. 수신 변환기(8)의 국부 신호 주파수는 외부 기준 신호에 기초하여 선정된 주파수로 로킹된다. 외부 기준 신호는 수신 변환기(8)의 출력 단말을 통해 변환기로 제공된다. 기준 신호를 각각의 수신 변환기(8)에 대한 공통 기준 신호로서 사용함으로써, 변환기의 국부 신호 주파수는 고주파수 대역에서 국부 분산(local distribution) 없이 공통이 된다. 이러한 방식으로, 적응 어레이 안테나의 소자의 수가 다수이더라도, 모든 수신 변환기은 공통으로 동작될 수 있다.
또한, 일본 공개 특허 출원 H5-281326호에는 안테나 장치가 개시되어 있다. 상기 문헌을 참조하면, 안테나 장치는 무선파 도착 방향과 직교인 수평 방향으로 배열되어 있는 적어도 2개의 안테나로 구성된 제1 안테나 어레이 및 무선파 도착 방향과 수직인 무선파향 평면(radio wave facing plane)으로 이루어진다. 구동부는 방위각 방향으로 제1 안테나 어레이를 구동한다. 위상차 검출부는 제1 안테나 어레이의 안테나의 수신 신호간의 위상차를 검출한다. 구동 제어부는 위상차 검출부에 의해 검출된 위상차가 0인 방향의 수단에 의해 제1 안테나 어레이를 구동하도록 구동부를 제어한다. 제2 안테나 어레이는 서로 평행하게 수평 방향에 직교인 수직 방향으로 배열된 다수의 안테나로 구성된다. 구동부는 방위각 방향으로 제2 안테나 어레이를 구동한다. 구동 제어부는 제1 안테나 어레이의 방향과 거의 동일한 방향으로 제2 안테나 어레이를 구동하도록 구동부를 제어한다. 기준 신호 생성부는 제1 및 제2 안테나 어레이의 안테나 중 적어도 하나의 안테나의 수신 신호로부터 기준 신호를 생성한다. 신호 제어부는 다른 안테나 중 적어도 하나의 안테나의 수신 신호로부터 비교 신호를 생성하고, 비교 신호의 주파수가 기준 신호의 주파수와 일치하도록 비교 신호의 주파수를 변환하고, 비교 신호의 위상이 기준 신호의 위상과 일치하도록 비교 신호의 위상을 제어한다. 합성부는 기준 신호와 신호 제어부에 의해 제어된 비교 신호를 합성한다.
또한, 일본 공개 특허 출원 H7-154129호에는 LMS(least mean square) 시스템의 적응 어레이 안테나 장치가 개시되어 있다. 상기 문헌을 참조하면, 적응 어레이 안테나 장치는 다수의 안테나 및 체배부(multiplying sections)로 구성된다. 체배부는 상기 다수의 안테나에 의해 수신된 무선파 신호에 대해 가중 계수를 개별적으로 각각 체배한다. 가산부는 안테나 장치의 출력 신호를 생성하기 위해 체배부의 각각의 출력 신호를 가산한다. 추출부는 가산부의 출력 신호로부터 선정된 내용을 나타내는 감시 신호를 추출한다. 기준 신호 생성부는 추출부에 의해 추출된 감시 신호에 기초하여 가산부의 출력 신호를 보상해서 기준 신호를 생성한다. 감산부는 가산부의 출력 신호와 기준 신호의 차를 나타내는 신호를 계산한다. 제어부는 체배부의 각각의 가중 계수를 제어해서 차이 신호를 최소화한다. 패턴 신호는 데이터 신호와 시분할 멀티플렉싱을 겪게 되고 무선파 신호의 선정된 간격마다 포함된다. 추출부는 시분할 멀티플렉싱을 겪은 감시 신호를 추출한다.
또한, 일본 공개 특허 출원 H8-172312호에는 이동 단말 수신 안테나 시스템이 개시되어 있다. 상기 문헌을 참조하면, 어레이 안테나는 적어도 2개의 안테나부로 구성된다. 먼저 주파수 변환기가 안테나부에 제공되어 안테나부에 의해 수신된 수신 신호를 제1 중간 주파수 신호로 주파수 변환한다. 제1 공통 국부 발진기는 제1 주파수 변환기에 제1 국부 발진 신호를 공통으로 제공한다. 다수의 제2 주파수 변환기은 제1 중간 주파수 신호를 제2 중간 주파수 신호로 각각 변환한다. 합성 유닛은 다수의 제2 주파수 변환기로부터 출력된 다수의 제2 중간 주파수 신호를 동위상 합성해서 수신 신호를 생성한다. 제1 및 제2 모노펄스 회로는 안테나부 중 좌측 및 우측에 제공된 안테나부에 대응하는 제1 주파수 변환기 중 2개의 주파수 변환기로부터 출력된 제1 중간 주파수 신호에 대한 주파수 변환을 실행한다. 위상 검출부는 제1 모노펄스 회로의 출력과 제2 모노펄스 회로의 출력의 위상차를 검출한다. 회전 수단은 위상 검출부의 출력에 기초하여 수평 평면의 어레이 안테나를 회전시킨다. 다수의 제2 주파수 변환기 중 하나인 특정 주파수 변환기는 기준 신호를 출력한다. 제2 국부 PLL 발진기는 제2 국부 발진 신호를 제1 및 제2 모노펄스 회로에 공통으로 제공한다. 제어부는 특정 주파수 변환기가 아닌 다수의 제2 주파수 변환기 각각에 제공되어서, 기준 신호와 동위상인 제2 중간 주파수 신호가 출력되도록 제어한다. 회전 수단은 무선파 도착 방향과 일치하게 어레이 안테나의 방위각에 대해 안테나부를 회전시킨다.
또한, 일본 공개 특허 출원 H10-79619호에는 어레이 안테나 장치가 개시되어 있다. 상기 문헌을 참조하면, 어레이 안테나 장치는 다수의 안테나 소자 및 기준 신호 생성 유닛으로 구성된다. 가중 처리부는 안테나 소자의 출력에 대해 가중치를 부여한다. 분기부는 가중 처리부 및 가중 제어부에 안테나 소자의 출력을 출력한다. 합성부는 가중 처리 후에 신호를 합성한다. 입력파의 지연 시간 분포에 기초하여 판정된 안테나 소자 출력이 제어된다.
본 발명의 목적은 공통 기준 신호 생성부가 고장 등에 의해 정지한 경우나, 송수신 블록이 공통 기준 신호 생성부로부터 입력 또는 기준 신호를 검출할 수 없는 경우에도, 송수신 동작을 수행할 수 있는 어레이 안테나 송수신 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 어레이 안테나 송수신 장치는 안테나부, N개의 송수신 블록, 공통 기준 신호 생성부 및 송수신부 제어부를 포함한다. 안테나부는 안테나 소자를 갖는다. N(N은 1 보다 큰 정수)개의 송수신 블록은 안테나 소자에 접속된다. N개의 송수신 블록 각각은 개별 기준 신호를 생성한다. 송수신 블록은 공통 기준 신호에 기초하여 어레이 모드에서는 어레이 안테나 부분으로서의 대응 안테나 소자를 사용하고 개별 기준 신호에 기초하여 개별 모드에서 개별 안테나 소자로서의 대응 안테나 소자를 사용하여 송신 신호의 송수신 신호의 수신을 실행한다. 공통 기준 신호 생성부는 공통 기준 신호를 N개의 송수신 블록에 제공한다. 송수신부 제어부는 상기 공통 기준 신호가 사용될 때 상기 어레이 모드를 설정하고, 상기 개별 기준 신호가 사용될 때 상기 개별 모드를 설정한다.
N개의 송수신 블록 각각은 개별 기준 신호를 생성하는 개별 기준 신호 생성부를 포함할 수 있다.
또한, N개의 송수신 블록 각각은 송수신부, 스위치, 및 스위칭 제어부를 포함할 수 있다. 송수신부는 공통 기준 신호에 기초하여 어레이 모드에서 어레이 안테나의 부분으로서의 대응 안테나 소자를 사용하고 개별 기준 신호에 기초하여 개별 모드에서 개별 안테나 소자로서의 대응 안테나 소자를 사용하여 송신 신호의 송수신 신호의 수신을 실행한다. 공통 기준 신호가 송수신 블록에 제공될 때, 스위칭 제어부는 송수신부에 공통 기준 신호를 제공하도록 스위치를 제어한다. 또한, 공통 기준 신호가 송수신 블록에 제공되지 않을 때, 스위칭 제어부는 송수신부에 개별 기준 신호를 제공하도록 스위치를 제어한다.
이러한 경우에, N개의 송수신 블록 각각은 공통 기준 신호가 송수신 블록에 제공되었는지를 판정하는 검출 회로(108)를 포함할 수 있다.
또한, 공통 기준 신호가 송수신 블록에 제공될 때, 스위칭 제어부는 송수신부에 공통 기준 신호를 제공하도록 스위치를 제어할 수 있다. 또한, 공통 기준 신호가 송수신 블록에 제공되지 않거나 공통 기준 신호 생성부가 동작 상태에 있지 않을 때, 스위칭 제어부는 송수신부에 개별 기준 신호를 제공하도록 스위치를 제어할 수 있다.
또한, 어레이 안테나 송수신 장치는 공통 기준 신호 생성부가 동작 상태인지의 여부를 판정하는 알람 신호 검출 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 어레이 안테나 송수신 장치의 연속 송수신을 보장하는 방법이 (a) 공통 기준 신호 생성 회로에 의해 공통 기준 신호를 정상적으로 생성하고; (b) 개별 기준 신호를 생성하고; (c) 공통 기준 신호가 유효한지의 여부에 기초하여 어레이 모드 또는 개별 모드 중 하나로 안테나 소자에 접속된 N개의 송수신 블록 각각을 설정하고; (d) 송수신 블록이 어레이 모드로 설정되었는지 또는 개별 모드로 설정되었는지에 기초하여 N개의 송수신 블록 각각에 대한 송신 신호 및 수신 신호에 대해 어레이 모드 프로세스 및 개별 모드 프로세스 중 하나를 실행하고; (e) 어레이 모드에서는 어레이 안테나의 부분으로서의 대응 안테나 소자를 사용해서 또한 개별 모드에서는 개별 안테나 소자로서의 대응 안테나 소자를 사용해서 송신 신호의 송수신 신호의 수신을 실행함으로써 달성된다.
(c) 설정 단계에서, N개의 송수신 블록 각각은 공통 기준 신호가 유효할 때 어레이 모드로 설정될 수 있고, 공통 기준 신호가 유효하지 않을 때 개별 모드로 설정될 수 있다.
또한, (e) 실행 단계는, 어레이 모드에서는 공통 기준 신호를 유효화하고 개별 기준 신호를 무효화함으로써 달성되고; 개별 모드에서는 개별 기준 신호를 유효화하고 공통 기준 신호를 무효화함으로써 달성된다.
또한, (c) 설정 단계에서, 공통 기준 신호가 N개의 송수신 블록 각각에 제공되는지가 판정된 후, 공통 기준 신호가 N개의 송수신 블록에 제공되었다고 판정될 때, N개의 송수신 블록 각각에 대해 공통 기준 신호가 유효한지가 판정될 수 있다.
또한, (c) 설정 단계는 공통 기준 신호 생성부가 동작 상태인지의 여부를 판정하는 단계; 및 공통 기준 신호 생성부가 동작 상태라고 판정될 때, N개의 송수신 블록 각각에 대해 공통 기준 신호가 유효한지를 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 어레이 안테나 송수신 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 안테나 송수신 장치의 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 안테나부
102-n : 송수신 블록
103-n : 송수신부
105-n : 스위치
106-n : 개별 기준 신호 생성부
107-n : 스위칭 제어 회로
108-n : 검출 회로
109 : 송수신부 제어 회로
110 : 알람 신호 검출 회로
111, 113 : 하이브리드 회로
112 : 공통 기준 신호 생성부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 어레이 안테나 송수신 장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 안테나 송수신 장치의 구조를 도시한 블록도이다. 본 실시예의 어레이 안테나 송수신 장치는, 공통 기준 신호 생성부가 정상적으로 동작하지 않거나 공통 기준 신호 생성부로부터 제공된 기준 신호를 검출할 수 없는 경우, 시스템이 개별 기준 신호 생성부를 사용하는 시스템으로 스위칭되는 기준 신호에 대한 중복(redundant) 구조를 갖는다.
도 2를 참조하면, 어레이 안테나 송수신 장치는 안테나부(101), N개의 송수신 블록(102-1 내지 102-N), 송수신부 제어 회로(109), 알람 신호 검출 회로(110), 하이브리드 회로(분배 회로)(111, 113) 및 공통 기준 신호 생성부(112)로 구성된다. 일반적으로, 송수신 블록은 안테나부의 다수의 입출력에 대해 제공되는데, 본 실시예에서는 N(N은 1 보다 큰 정수)개의 송수신 블록이 제공된다. 그러나, 본 발명은 안테나부의 입출력의 갯수 또는 송수신 블록의 갯수가 N이 아닌 경우에도 적용될 수 있다.
송수신 블록(102-n)은 어레이 안테나의 다수의 안테나 소자 각각에 대해 제공될 수 있고 대응 안테나 소자를 사용해서 송수신을 실행한다. 공통 기준 신호 생성부(112)는 기준 신호를 생성하고 공통 기준 신호로서 기준 신호를 생성한다. 공통 기준 신호는 변환 신호로서 선정된 동기 신호와 동기이다. 각각의 송수신 블록(102-n)(n=1, 2, ..., N)이 안테나부(101)로부터 캐리어 주파수 수신 신호를 수신할 때 기저대역 신호가 캐리어 주파수 수신 신호로부터 취해지고, 캐리어 주파수 송신 신호가 안테나부(101)로부터 송신될 때 송신될 정보 신호의 기저대역 신호로부터 캐리어 주파수 송신 신호가 생성되는 변환 프로세스를 실행하는데 공통 기준 신호가 사용된다. 또한, 공통 기준 신호가 정상적으로 생성될 수 없을 때, 공통 기준 신호 생성부(112)는 자신의 비정상 상태를 나타내는 알람 신호를 출력한다.
하이브리드 회로(111)는 송수신 블록(102-n)에 공통 기준 신호 생성부(112)로부터의 공통 기준 신호를 분배한다. 하이브리드 회로(113)는 공통 기준 신호 생성부(112)에 제공되는 동일한 동기 신호를 입력하고, 송수신 블록(102-n) 각각의 개별 기준 신호 생성부(106-n)에 동기 신호를 제공한다.
공통 기준 신호 생성부(112)가 알람 신호를 출력할 때, 알람 신호 검출 회로(110)는 알람 신호를 검출하고, 공통 기준 신호 생성부(112)의 비정상 상태를 모든 송수신 블록(102-n)에 통지한다.
송수신부 제어 회로(109)가 이하에 설명되는 스위칭 제어 회로로부터 스위칭 제어 회로 신호에 기초하여 어레이 모드 또는 개별 모드를 설정한다. 또한, 송수신부 제어 회로(109)는 복조 신호로서 출력하도록 어레이 모드에서 어레이 모드 프로세스로서 각각의 송수신 블록(102-n)에 의해 생성된 기저대역 신호 및 개별 모드에서 개별 모드 프로세스로서 기저대역 신호에 대해 가중 처리 및 합성 동작이 실행되는 수신 프로세스를 실행한다. 또한, 송수신부 제어 회로(109)는 어레이 모드에서 어레이 모드 프로세스로서 각 송수신 블록(102-n)에 대한 기저대역 신호 및 개별 모드에서 개별 모드 프로세스로서 기저대역 신호를 생성하도록 변조 신호에 대한 가중 처리가 실행되는 송신 프로세스를 실행한다.
안테나부(101)는 다수의 안테나 소자로 구성되고 다수의 안테나 소자에 대한 송수신 신호의 입출력을 갖는다. 본 실시예에서, 안테나 소자의 수, 안테나 소자의 배열, 및 안테나부의 구조 및 형태는 제한되지 않는다. 또한, 각 안테나 소자가 송수신을 위한 안테나인지 또는 송신 또는 수신을 위한 안테나인지는 제한되지 않는다.
송수신 블록(102-n)(n=1, 2, ..., N)은 송수신부(103-n), 스위치(105-n), 개별 기준 신호 생성부(106-n), 스위칭 제어 회로(107-n) 및 검출 회로(108-n)로 구성된다.
본 실시예에서, 송수신부(103-n)의 구조는 선택적이다. 송수신부(103-n)는 어레이 모드에서 공통 기준 신호 생성부(112)로부터 기준 신호를 입력하거나, 또는 개별 모드에서 개별 기준 신호 생성부(106-n)로부터 개별 기준 신호를 입력한다. 송수신부(103-n)는 송신의 경우에 안테나 소자를 구동하도록 기저대역 신호를 캐리어 주파수 신호로 변환하고, 수신의 경우에 수신된 캐리어 주파수 신호를 기저대역 신호로 변환한다.
개별 기준 신호 생성부(106-n) 및 공통 기준 신호 생성부(112) 각각은 LO 신호(국부 발진 신호) 생성기, 샘플링 신호 생성기 및 기저대 기준 신호 생성기를 포함한다. LO 신호는 캐리어 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 변환하는데 사용되거나 그 반대의 변환에 사용된다. 기저대 기준 신호는 중간 주파수 신호를 기저대 주파수 대역 신호로 변환하는데 사용되거나 그 반대의 변환에 사용된다. 샘플링 신호는 아날로그 기저대역 신호를 디지털 기저대역 신호로 A/D 변환하고, 디지털 기저대역 신호를 아날로그 기저대역 신호로 D/A 변환하기 위해 샘플링 기간을 제공한다. 본 실시예에서, 기준 신호의 파형, 기준 신호를 생성하는 방법 및 LO 신호 생성기, 샘플링 신호 생성기 및 기저대 기준 신호 생성기의 구조는 선택적이다. 또한, 개별 기준 신호 생성부의 구조 및 공통 기준 신호 생성부에 입력된 동기 신호의 파형도 선택적이다.
검출 회로(108-n)는 하이브리드 회로(111)의 출력 신호가 검출 회로를 포함하는 송수신 블록과 정상적으로 접속되어 있는지를 검출한다. 스위치(105-n)는 하이브리드 회로(111)의 출력 및 개별 기준 신호 생성부(106-n)의 출력을 수신하고, 상기 출력 중 하나를 스위칭 제어 신호에 기초하여 기준 신호 경로(104-n)를 통해 송수신부(103-n)와 접속시킨다.
스위칭 제어 회로(107-n)는 알람 신호 검출 회로(110)의 출력 및 검출 회로(108-n)의 출력을 입력한다. 알람 신호 검출 회로(110) 및 검출 회로(108-n)가 공통 기준 신호 생성부(112)의 어떠한 비정상 상태도 검출하지 않을 때, 스위칭 제어 회로(107-n)는 하이브리드 회로(111)의 출력을 송수신부(103-n)와 접속시키는 스위칭 제어 신호를 생성하여 송수신부 제어 회로(109)가 제어 신호에 따라 송수신 블록에 대하여 어레이 모드를 설정한다. 알람 신호 검출 회로(110) 및 검출 회로(108-n) 중 적어도 하나가 비정상 상태를 검출할 때, 스위칭 제어 회로(107-n)는 개별 기준 신호 생성부의 출력을 송수신부(103-n)와 접속시키는 스위칭 제어 신호를 생성하여 송수신부 제어 회로(109)가 제어 신호에 따라 송수신 블록에 대하여 개별 모드를 설정한다. 따라서, 스위칭 제어 회로(107-n)는 스위치(105-n)의 스위칭을 제어한다. 또한, 스위칭 제어 회로(107-n)의 출력은 송수신부 제어 회로(109)와 접속된다. 이러한 방식으로, 송수신부 제어 회로(109)는 송수신 블록(102-n)이 현재 공통 기준 신호에 기초하여 동작하고 있는지를 인식할 수 있다. 즉, 송수신부 제어 회로(109)는 송수신 블록(102-n) 각각이 어레이 모드 또는 개별 모드로 설정되는지를 인식할 수 있다.
다음으로, 본 실시예의 동작에 대해 설명한다.
수신의 경우에, 공통 기준 신호가 어레이 안테나 송수신 장치의 정상 동작 상태 또는 어레이 모드에서 공통 기준 신호 생성부로부터 송수신부(103-n)로 제공된다. 예를 들어, 송수신부(103-n)가 무선 대역의 수신 신호를 기저대 대역으로 주파수 변환해야만 할 때, 어레이 안테나 송수신 장치는 안테나부(101)로부터 입력된 수신 신호를 기저대 대역으로 주파수 변환하고 디지털 신호로의 아날로그 기저대역 신호의 샘플링 동작을 실행하여 송수신부 제어 회로(109)에 송신한다. 이 때에, 공통 신호 생성부(112)는 LO 신호 및 샘플링 신호를 생성해서 송수신부에 제공한다. LO 신호는 주파수 변환의 경우에 사용되고 샘플링 신호는 샘플링 동작의 경우에 사용된다. 이러한 무선 수신 신호를 처리하는 전형적인 송수신부는 믹서, 입력으로서 LO 신호를 갖는 주파수 변환부, 및 입력으로서 샘플링 신호를 갖는 아날로그-디지털 변환기로 구성된다. 주파수 변환부의 일례로서, LO 신호가 제1 중간 대역 및 제2 중간 대역이라는 2개의 스테이지로 믹서에 제공되는 더블 헤테로다인 수신기가 있다.
또한, 송신의 경우에, 기준 신호가 어레이 안테나 송수신 장치의 정상 동작 상태 또는 어레이 모드에서 공통 기준 신호 생성부(112)로부터 송수신부(103-n)로 제공된다. 예를 들어, 송수신부가 무선 대역의 송신 신호로 기저대역 신호를 변환해야만 할 때, 어레이 안테나 송수신부는 송수신부 제어 회로(109)로부터 제공된 디지털 변조 신호를 아날로그 신호로 변환하고 기저대역 신호를 생성하고, 기저대역 신호의 무선 대역 송신 신호로의 주파수 변환을 실행하여 안테나부(101)에 송신한다. 이 때에, 공통 신호 생성부(112)는 LO 신호 및 샘플링 신호를 생성해서 송수신부에 제공한다. LO 신호는 주파수 변환에 사용되고 샘플링 신호는 디지털 변조 신호를 아날로그 신호로 변환하는데 사용된다. 이러한 무선 송신 신호를 처리하는 전형적인 송수신부는 믹서, 입력으로서 LO 신호를 갖는 주파수 변환부, 및 입력으로서 샘플링 신호를 갖는 디지털-아날로그 변환기로 구성된다. 주파수 변환부의 일례로서, LO 신호가 제1 중간 대역 및 제2 중간 대역이라는 2개의 스테이지로 믹서에 제공되어 믹서에 의해 변환되는 더블 헤테로다인 송신기가 있다.
본 발명에서, 공통 신호 생성부(112) 및 개별 기준 신호 생성부(106-n)는 공통 기준 신호 및 개별 기준 신호를 제공하는데 사용된다. 공통 기준 신호 및 개별 기준 신호간의 스위칭은 스위치(105-n)에 의해 실행된다. 또한, 스위치(105-n)의 스위칭은 검출 회로(108-n) 및 알람 신호 검출 회로(110)에 의해 판정되고 스위칭은 스위칭 제어 회로(107-n)에 의해 자동으로 실행된다.
공통 신호 생성부(112)는 기준 신호를 제공하는 유닛으로서 어레이 모드에서 사용된다. 이 때에, 공통 신호 생성부(112)는 동기 신호를 입력해서 공통 기준 신호를 생성한다. 생성된 공통 기준 신호는 스위치(101-1 내지 105-N)를 통해 하이브리드 회로(111)에 의해 송수신부(103-1 내지 103-N)에 분배된다. 이러한 방법으로, 모든 송수신부(103-n)에 대한 기준 신호가 단일 공통 신호 생성부(112)에 의해 생성된다. 따라서, 동일한 기준 신호가 모든 송수신부에 공통으로 제공된다.
개별 기준 신호 생성부(106-1 내지 106-N)는 개별 기준 신호를 제공하는 수단으로서 개별 모드에서 사용된다. 이 때에, 동기 신호는 하이브리드 회로(113)에 의해 N개의 개별 기준 신호 생성부(106-1 내지 106-N)에 분배된다. 생성된 개별 기준 신호는 각각의 송수신 블록(102-n)에서 스위치(105-n)를 통해 송수신부(103-n)에 제공된다. 이러한 방법으로, 개별 기준 신호는 모든 송수신 블록에 대해 개별 기준 신호 생성부(106-n)에 의해 생성된다. 따라서, 모든 송수신부에 대해 독립적인 기준 신호가 각각의 송수신부에 제공된다.
공통 기준 신호 생성부(112)가 비정상 상태이어서 알람 신호가 공통 기준 신호 생성부(112)로부터 출력될 때, 알람 신호는 알람 신호 검출 회로(110)에 의해 검출된다. 알람 신호 검출 회로(110)는 알람 신호 검출 신호를 출력해서 알람 신호 검출을 알린다. 알람 신호 검출 회로(110)는 알람 신호 검출 신호를 모든 송수신 블록(102-n)에 분배하고, 각각의 송수신 블록(102-n)의 스위칭 제어 회로(107-n)에 제공한다.
한편, 검출 회로(108-n)가 공통 기준 신호 생성부(112)로부터 공통 기준 신호를 검출할 수 없을 때, 검출 회로(108-n)는 기준 신호 비검출 신호를 스위칭 제어 회로(107-n)에 제공해서 기준 신호 비검출을 알린다. 기준 신호 비검출 신호 및 알람 신호 검출 신호 중 적어도 하나가 스위칭 제어 회로(107-n)에 제공될 때, 스위칭 제어 회로(107-n)는 개별 모드를 설정한다. 이 때에, 스위칭 제어 회로(107-n)는 트리거 신호를 스위치(105-n)에 출력하고, 공통 기준 신호 생성부(112)로부터의 기준 신호 공급원을 개별 기준 신호 생성부(106-n)로 스위칭한다.
일반적으로, 어레이 안테나 송수신 장치가 어레이 모드에서 동작할 때, 송수신부(103-n)는 공통 기준 신호 생성부(112)로부터 공통 기준 신호를 제공받는다. 그러나, 알람 신호 검출 회로(110)가 알람 신호를 검출하거나 검출 회로(108-n)가 기준 신호 비검출 신호를 출력할 때, 기준 신호의 신호 소스의 스위칭은 다음과 같이 실행된다. 공통 기준 신호 생성부(112)가 알람 신호를 출력할 때, 스위칭은 모든 송수신부(103-1 내지 103-N)에서 실행되고 개별 기준 신호가 개별 기준 신호 생성부(106-1 내지 106-N)로부터 송수신부(103-1 내지 103-N)에 각각 제공된다. 검출 회로(108-n)가 공통 기준 신호 생성부(112)로부터 공통 기준 신호를 검출할 수 없을 때, 스위칭이 송수신부(103-n)에 대해 개별적으로 실행되어서 공통 기준 신호를 제공받고, 개별 기준 신호가 개별 기준 신호 생성부(106-n)로부터 송수신부(103-n)에 제공된다.
공통 기준 신호 생성부(112)가 임의의 문제로 인해 비동작 상태가 되거나 기준 신호의 주파수로부터 벗어나는 것과 같이 비정상 상태를 야기할 때 알람 신호가 출력된다. 한편, 공통 기준 신호 생성부(112)로부터 송수신부(103-n)로의 신호 라인의 브레이크로 인해 기준 신호를 검출할 수 없는 경우, 검출 회로(108-n)는 신호를 출력해서 기준 신호 비검출을 통지한다.
개별 기준 신호 생성부(106-n)로부터 개별 기준 신호가 제공된 N개의 송수신 블록(102-1 내지 1020-N) 중 하나의 송수신 블록은 모든 안테나 소자에 대해 독립적으로 송수신을 실행한다. 공통 기준 신호 생성부(112)로부터 공통 기준 신호가 제공된 송수신 블록은 어레이 안테나를 사용해서 송수신을 실행하도록 동작한다. 스위칭 제어 회로(107-n)로부터 스위치(105-n)에 출력된 트리거 신호는 송수신부 제어 회로(109)에 분배된다. 따라서, 어레이 안테나 또는 안테나 소자가 모든 소자에 대해 송수신을 실행함에 따라 안테나 소자이 송수신을 실행해야하는지의 여부가 스위칭 제어 회로(107-n)로부터 송수신부 제어 회로(109)에 알려진다. 따라서, 송수신부 제어 회로(109)는 어레이 모드 또는 개별 모드를 설정한다. 송수신부 제어 회로(109)는 스위칭 제어 회로(107-n)로부터 출력된 트리거 신호에 따라 개별 모드에서 모든 안테나 소자에 대해 개별적으로 송수신을 실행하거나 또는 어레이 모드에서 어레이 안테나로서 송수신을 실행하도록 송수신부(103-n) 각각을 제어한다. 송수신부 제어 회로(109)는 수신의 경우에 복조 신호를 출력하고 송신의 경우에 변조 신호를 입력한다. 송수신부 제어 회로(109)의 구조 및 모든 안테나 소자에 대한 독립적인 송수신 제어 방법 또는 어레이 안테나로서의 송수신 제어 방법이 제한되는 것이 아님을 주지해야만 한다.
도 2의 본 발명의 실시예에서는, 스위칭이 검출 회로(108-n) 및 알람 신호 검출 회로(110) 모두를 사용해서 판정된다. 그러나, 본 발명은 상기 회로 중 임의의 하나의 회로를 사용해서도 달성될 수 있다.
종래의 어레이 안테나 송수신 장치에서는, 공통 기준 신호 생성부가 임의의 문제로 인해 비동작 상태가 될 때, 공통 기준 신호 생성부가 회복될 때까지 신호 송수신이 정지될 필요가 있다. 본 발명에 따라, 공통 기준 신호 생성부가 동작을 정지하는 비동작 상태에서도 개별 기준 신호 생성부로부터의 스위칭에 의해 계속해서 기준 신호가 제공될 수 있다. 따라서, 송수신이 계속될 수 있도록 송수신이 모든 안테나 소자에 대해 실행된다.
전술한 본 발명의 구성 및 동작에 따라, 본 발명은 공통 기준 신호 생성부가 임의의 문제로 정지되어서 공통 기준 신호의 제공이 정지되더라도, 계속해서 송수신이 실행될 수 있는 어레이 안테나 송수신 장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 어레이 안테나 송수신 장치에 있어서,
    안테나 소자를 갖는 안테나부;
    상기 안테나 소자에 접속된 N(N은 1 보다 큰 정수)개의 송수신 블록 - 상기 N개의 송수신 블록 각각은 개별 기준 신호를 생성하고, 어레이 모드에서는 공통 기준 신호에 기초하여 대응 안테나 소자를 어레이 안테나의 부분으로서 사용하고, 개별 모드에서는 상기 개별 기준 신호에 기초하여 상기 대응 안테나 소자를 개별 안테나 소자로서 사용하여, 송수신 신호의 송수신을 행함 -;
    상기 공통 기준 신호를 상기 N개의 송수신 블록에 제공하는 공통 기준 신호 생성부; 및
    상기 공통 기준 신호가 사용될 때에는 상기 어레이 모드를 설정하고, 상기 개별 기준 신호가 사용될 때에는 상기 개별 모드를 설정하는 송수신부 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나 송수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 N개의 송수신 블록 각각은, 상기 개별 기준 신호를 생성하는 개별 기준 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나 송수신 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 N개의 송수신 블록 각각은,
    상기 어레이 모드에서는 상기 공통 기준 신호에 기초하여 상기 대응 안테나 소자를 상기 어레이 안테나의 부분으로서 사용하고, 상기 개별 모드에서는 상기 개별 기준 신호에 기초하여 상기 대응 안테나 소자를 상기 개별 안테나 소자로서 사용하여, 상기 송수신 신호의 송수신을 행하는 송수신부;
    스위치; 및
    상기 공통 기준 신호가 상기 송수신 블록에 제공될 때에는 상기 공통 기준 신호를 상기 송수신부에 제공하도록 상기 스위치를 제어하고, 상기 공통 기준 신호가 상기 송수신 블록에 제공되지 않을 때에는 상기 개별 기준 신호를 상기 송수신부에 제공하도록 상기 스위치를 제어하는 스위칭 제어 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나 송수신 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 N개의 송수신 블록 각각은, 상기 공통 기준 신호가 상기 송수신 블록에 제공되었는지의 여부를 판정하는 검출 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나 송수신 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 회로는,
    상기 공통 기준 신호가 상기 송수신 블록에 제공될 때에는, 상기 공통 기준 신호를 상기 송수신부에 제공하도록 상기 스위치를 제어하고,
    상기 공통 기준 신호가 상기 송수신 블록에 제공되지 않거나, 또는 상기 공통 기준 신호 생성부가 동작하고 있지 않을 때에는, 상기 개별 기준 신호를 상기 송수신부에 제공하도록 상기 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나 송수신 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 공통 기준 신호 생성부가 동작 상태인지의 여부를 판정하는 알람 신호 검출 회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 어레이 안테나 송수신 장치.
  7. 어레이 안테나 송수신 장치의 연속적인 송수신을 보장하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 공통 기준 신호 생성 회로에 의해 공통 기준 신호를 정상적으로 생성하는 단계;
    (b) 개별 기준 신호를 생성하는 단계;
    (c) 상기 공통 기준 신호가 유효한지의 여부에 기초하여, 안테나 소자에 접속된 N개의 송수신 블록 각각을 어레이 모드 및 개별 모드 중 하나의 모드로 설정하는 단계;
    (d) 상기 송수신 블록이 상기 어레이 모드 또는 상기 개별 모드 중 어느 모드로 설정되었는지에 기초하여, 상기 N개의 송수신 블록 각각의 송수신 신호의 송수신에 대해 어레이 모드 프로세스 및 개별 모드 프로세스 중 하나의 프로세스를 행하는 단계; 및
    (e) 상기 어레이 모드에서는 대응 안테나 소자를 어레이 안테나의 부분으로서 사용하고, 상기 개별 모드에서는 상기 대응 안테나 소자를 개별 안테나 소자로서 사용하여, 상기 송수신 신호의 송수신을 실행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 (c) 설정 단계는,
    (f) 상기 공통 기준 신호가 유효할 때에는 N개의 송수신 블록 각각을 상기 어레이 모드로 설정하고, 상기 공통 기준 신호가 유효하지 않을 때에는 N개의 송수신 블록 각각을 상기 개별 모드로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 (e) 실행 단계는,
    (g) 상기 어레이 모드에서 상기 공통 기준 신호를 유효화하고 상기 개별 기준 신호를 무효화하는 단계; 및
    (h) 상기 개별 모드에서 상기 개별 기준 신호를 유효화하고 상기 공통 기준 신호를 무효화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 (c) 설정 단계는,
    (i) 상기 공통 기준 신호가 상기 N개의 송수신 블록 각각에 제공되는지의 여부를 판정하는 단계; 및
    (j) 상기 공통 기준 신호가 상기 N개의 송수신 블록에 제공되었다고 판정될 때, 상기 N개의 송수신 블록 각각에 대해 상기 공통 기준 신호가 유효한 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 (c) 설정 단계는,
    상기 공통 기준 신호 생성부가 동작 상태인지의 여부를 판정하는 단계; 및
    (j) 상기 공통 기준 신호 생성부가 동작 상태인 것으로 판정되었을 때, 상기 N개의 송수신 블록 각각에 대해 상기 공통 기준 신호가 유효한 것으로 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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