KR100586705B1 - Beam String Control System of Phased Array Antenna - Google Patents
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Abstract
위상배열안테나의 배열소자를 통해 대기중으로 방사되는 빔의 조사 방향을 제어하도록, 전반적인 운용을 제어하는 제어기와, 제어기와 접속되어 각 배열소자에서의 빔 조향 제어를 위한 각종 신호와 제어 결과 및 이상체크에 대한 정보를 인터페이스하는 인터페이스부와, 인가되는 신호에서 데이터 및 명령어를 추출하는 데이터 변환부와, 인가되는 데이터와 명령어를 래치한 다음 모드 설정에 따른 데이터 값을 분배하는 데이터 분배부와, 분배되는 데이터로부터 빔 조향을 위한 위상값을 계산하여 셋팅하는 위상 계산부와, 입력되는 데이터 및 배열소자에 대한 셋팅 위상값에 따라 빔 조향을 제어하기 위한 고정제어신호와 변위량 데이터를 기록시키기 위한 배열소자 선택신호, 어드레스 지정신호 및 위상 제어 데이터를 생성하여 배열소자의 빔의 조향을 제어하는 제어부 및 체크 신호를 이용하여 초기 위상 값, 메인 보드의 위상값 정보 및 배열소자의 동작 정보를 처리하여 그 결과 정보와 위상값의 정상적인 계산 여부, 통신 분배기 사이의 통신 루프가 정상적으로 형성되었는지의 여부를 진단하여 데이터 변환부를 통해 제어기에 전송하는 이상 검출부를 포함하는 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치를 제공한다.A controller for controlling the overall operation so as to control the irradiation direction of the beam radiated into the atmosphere through the array elements of the phased array antenna, and various signals, control results and abnormal checks for beam steering control in each array element connected to the controller. An interface unit for interfacing information about the data, a data converter for extracting data and instructions from an applied signal, a data distribution unit for latching the applied data and instructions and then distributing data values according to a mode setting; Selecting a phase calculation unit for calculating and setting a phase value for beam steering from data, and an array element for recording fixed control signals and displacement data for controlling beam steering according to input data and setting phase values for array elements Signal, addressing signal and phase control data are generated to produce beams of array elements The initial phase value, the phase value information of the main board, and the operation information of the array element are processed by using a control signal and a check signal for controlling the direction. As a result, whether the information and the phase value are normally calculated, the communication loop between the communication distributor is normally formed It provides a beam steering control apparatus for a phased array antenna including an abnormality detection unit for diagnosing whether or not it is transmitted to the controller through the data conversion unit.
위상배열안테나, 빔 조향 제어, 배열소자, 위상 제어, 리셋구간, 통신Phased array antenna, beam steering control, array element, phase control, reset section, communication
Description
도 1은 본 발명에 따른 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치에 대한 블록도이다.1 is a block diagram of a beam steering control apparatus for a phased array antenna according to the present invention.
도 2는 도 1에서 데이터 분배부의 상세 구성 블록도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram illustrating the data distribution unit of FIG. 1.
도 3은 도 1에서 위상 계산부의 상세 구성 블록도이다.FIG. 3 is a detailed block diagram illustrating the phase calculator of FIG. 1.
도 4는 도 1에서 제어부의 상세 구성 블록도이다.4 is a detailed block diagram of the controller of FIG. 1.
도 5는 도 1에서 이상 검출부의 상세 구성 블록도.FIG. 5 is a detailed block diagram of the abnormality detecting unit in FIG. 1; FIG.
본 발명은 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배열소자를 통해 대기중으로 방사되는 빔의 조사 방향을 제어하도록 하는 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a beam steering control device for a phased array antenna, and more particularly to a beam steering control device for a phased array antenna to control the irradiation direction of the beam radiated into the atmosphere through the array element.
일반적으로, 레이더(Radar)는 전자파를 방사하여 목표 물체의 표면으로부터 반사되는 전자파의 에코를 수신하는 장치로, 목표물의 존재를 에코의 검출 또는 목표물 내 자동응답기(레이더응답기)로부터의 응답신호를 수신하는 것에 의하여 확인 할 때 주로 사용하는 장치이다.In general, a radar is a device that receives an echo of electromagnetic waves reflected from a surface of a target object by radiating electromagnetic waves, and detects the presence of a target or receives a response signal from an answering machine (radar responder) in the target. It is a device mainly used when checking by doing.
상기 레이더에서 빔을 방사하기 위해 사용되는 안테나로는 접시 안테나(Parabolic Antenna), 위상배열안테나(Phased Array Antenna) 등이 사용된다.As the antenna used to radiate the beam from the radar, a parabolic antenna, a phased array antenna, or the like is used.
상기의 접시 안테나는 기계식 회전방식에 의하여 빔을 주사(Scan)하고 있으며, 위상배열안테나는 위상을 제어하여 전자빔을 전자적으로 주사한다.The dish antenna scans the beam by a mechanical rotation method, and the phased array antenna controls the phase to scan the electron beam electronically.
위상배열안테나는 요구하는 방사특성을 얻기 위하여 수직 다단 복사소자 또는 수평 다단 복사소자를 전기적 기하학적으로 배열하여 빔(Beam)이 조사되도록 하고 있으며, 조사되는 빔은 2차원으로 배열되는 위상변위기에 의해 방향이 조정된다.The phased array antenna is arranged so that the beam is irradiated by arranging vertical multistage radiating elements or horizontal multistage radiating elements electrically and geometrically in order to obtain a desired radiation characteristic, and the irradiated beams are radiated by a phase shifter arranged in two dimensions. The direction is adjusted.
위상변위기는 트랜스와 유사한 형태로 페라이트 코어(Ferrite Core)에 코일이 권선되어 구성되며, 이를 통한 빔 조사 방향의 조정은 코일에 일정시간 전류를 흘려줌으로써 자기장이 발생되도록 하며, 자화율(Magnetic Susceptibility)이 변화됨에 따라 복사소자에 급전되는 신호의 전파상수를 변화시킨다.The phase shifter is composed of a coil wound around a ferrite core in a form similar to a transformer, and the adjustment of the beam irradiation direction through this causes a magnetic field to be generated by passing a current through the coil for a certain time, and the magnetic susceptibility is As it changes, the propagation constant of the signal fed to the radiation element is changed.
따라서, 전류의 세기 조정을 통한 자기장 세기의 변화로 각 배열소자에 급전되는 신호의 위상을 변화시켜 송수신시에 전자적으로 빔의 방향을 조향시킨다.Therefore, the phase of the signal fed to each array element is changed by the change of the magnetic field intensity through the adjustment of the intensity of the current to electronically steer the beam direction during transmission and reception.
상기와 같이 수직 다단 배열소자 혹은 수평 다단 배열소자에서 조사되는 빔을 조향시키기 위해서는 2차원으로 배열되는 위상변위기의 배열수 및 위상변위기를 제어하기 위한 제어 비트수에 의하여 빔 조향 제어 비트수가 결정된다.As described above, in order to steer the beam irradiated from the vertical multi-stage array element or the horizontal multi-stage array element, the number of beam steering control bits is determined by the number of arrangement of phase shifters arranged in two dimensions and the number of control bits for controlling the phase shifter. .
따라서, 빔의 조향을 제어하는 장치의 경우 매우 복잡한 하드웨어의 구성으 로 이루어지며, 그에 설정되는 빔 조향 알고리즘 역시 복잡하게 설정되는 단점을 갖고 있다.Therefore, the apparatus for controlling the steering of the beam is made of a very complex hardware configuration, and the beam steering algorithm set therein also has a disadvantage of being complicatedly set.
특히, 스캔 영역을 확장시키기 위하여 배열소자가 많이 배치됨에 따라 2차원으로 배열되는 위상변위기의 배열수가 증가하게 되는 경우 빔 조향을 위한 알고리즘 및 장치의 구성이 더욱 복잡해져 하드웨어 및 알고리즘의 변경이 어려워지는 단점이 있다.In particular, when the number of arrays of phase shifters arranged in two dimensions increases as the array elements are arranged to expand the scan area, the configuration of algorithms and devices for beam steering becomes more complicated, making it difficult to change hardware and algorithms. There are disadvantages.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배열소자를 통해 대기중으로 방사되는 빔의 조사 방향을 제어하도록 하는 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치를 구성함에 있어 2차원으로 배열되는 위상변위기의 증가에 대하여 조사되는 빔의 조향 제어가 능동적으로 수행될 수 있도록 하며, 시스템의 구성을 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구성하여 시스템의 구성을 단순화시킨 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and in the configuration of a beam steering control device of a phased array antenna for controlling the irradiation direction of a beam radiated into the atmosphere through an array element, the phase shift is arranged in two dimensions. Provides a beam steering control device for a phased array antenna that enables the beam steering control to be actively performed in response to an increase in crisis, and simplifies the system configuration by configuring a system as a field programmable gate array (FPGA). It is to.
또 본 발명의 다른 목적은 배열소자의 증감에 따른 빔 조향 알고리즘의 수정에 간편성을 제공하도록 한 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a beam steering control apparatus for a phased array antenna that provides simplicity in modification of a beam steering algorithm according to an increase or decrease of an array element.
본 발명이 제안하는 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치는, 위상배열안테나를 전반적인 운용을 제어하는 제어기와; 상기 제어기와 시리얼 통신으로 접속되어 위상배열안테나의 각 배열소자에서의 빔 조향 제어를 위한 각종 신호와 제어 결과 및 이상체크에 대한 정보를 시리얼 통신으로 인터페이스하는 인터페이스부와; 상기 인터페이스부에서 인가되는 신호에서 데이터 래치용 펄스(Strobe)와 데이터 셋팅값, 빔 조향 명령어, 모드 설정 및 운용 방식을 결정하는 정보를 포함하는 데이터 및 명령어 데이터를 추출하는 데이터 변환부와; 상기 데이터 변환부에서 인가되는 데이터 래치용 펄스(Strobe)에 따라 수신되는 데이터 셋팅값과 빔 조향 명령어, 모드 설정 및 운용방식을 결정하는 정보를 포함하는 데이터와 명령어를 래치한 다음 모드 설정에 따른 데이터 값을 분배하는 데이터 분배부와; 상기 데이터 분배부에서 인가되는 데이터로부터 각 배열소자의 빔 조향을 위한 위상값을 계산하여 셋팅하는 위상 계산부와; 상기 데이터 분배부에서 입력되는 각종 제어 데이터 및 제어정보와 위상 계산부에서 인가되는 각 배열소자에 대한 셋팅 위상값에 따라 빔 조향을 제어하기 위한 고정제어신호(START/PWR/EOP/RRG)와 변위량 데이터를 기록시키기 위한 배열소자 선택신호(EWR_WRRG), 어드레스 지정신호(CNT) 및 위상 제어 데이터(D)를 생성하여 배열소자의 빔의 조향을 제어하는 제어부 및; 메인보드에서 인가되는 체크 신호(Check)를 이용하여 초기 위상 값, 메인 보드의 위상값 정보 및 배열소자의 동작 정보를 처리하여 그 결과 정보(BSU_data)와 위상값의 정상적인 계산 여부, 통신 분배기 사이의 통신 루프가 정상적으로 형성되었는지의 여부를 진단하여 데이터 변환부를 통해 제어기에 전송하는 이상 검출부를 포함하여 이루어진다.A beam steering control apparatus for a phased array antenna proposed by the present invention includes a controller for controlling overall operation of the phased array antenna; An interface unit connected to the controller via serial communication to interface various signals, control results, and abnormality check information for beam steering control in each array element of a phased array antenna by serial communication; A data converter configured to extract data and command data including pulses for data latches, data setting values, beam steering commands, mode settings, and operation methods from signals applied from the interface unit; Data including a data setting value received according to a data latch pulse applied by the data converter and information for determining a beam steering command, a mode setting, and an operation method, and data according to a mode setting after latching the command A data distribution unit for distributing values; A phase calculator configured to calculate and set a phase value for beam steering of each array element from data applied by the data distributor; Fixed control signals (START / PWR / EOP / RRG) and displacements for controlling beam steering according to various control data and control information input from the data distribution unit and setting phase values for each array element applied by the phase calculator. A control unit which controls steering of the beam of the array element by generating an array element selection signal EWR_WRRG, an addressing signal CNT, and phase control data D for recording data; The initial phase value, the phase value information of the main board, and the operation information of the array element are processed by using a check signal (Check) applied from the main board. As a result, whether the information (BSU_data) and the phase value are normally calculated, and between the communication distributor And an abnormality detector for diagnosing whether the communication loop is normally formed and transmitting the data to the controller through the data converter.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a beam steering control apparatus for a phased array antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치의 일실시예는, RS-232(100)와 데이터 변환부(200), 데이터 분배부(300), 위상 계산부(400), 제어부(500), 이상 검출부(500)를 포함하여 구성된다.As can be seen in Figure 1 an embodiment of the beam steering control apparatus for a phased array antenna according to the present invention, RS-232 (100),
상기 RS-232(100)는 위상배열안테나의 전반적인 동작을 제어하는 제어기(통칭하여 'PC'라 함;A)와 시리얼 통신으로 접속되어 위상배열안테나에서 조사되는 빔의 조향 제어를 위해 인가되는 각종 신호와 위상배열안테나의 제어 결과 및 이상체크에 대한 데이터를 PC(A)에 시리얼 통신으로 전송하는 인터페이스 기능을 수행한다.The RS-232 100 is connected in serial communication with a controller for controlling the overall operation of the phased array antenna (commonly referred to as 'PC' A) and applied for steering control of beams irradiated from the phased array antenna. It performs the interface function to transmit the data about the control result of the signal and phased array antenna and the abnormal check to the PC (A) by serial communication.
데이터 변환부(200)는 상기 RS-232(100)를 통해 PC(A)에서 인가되는 신호에서 데이터 래치용 펄스(Strobe)와 데이터 셋팅값, 빔 조향 명령어, 모드 설정 및 운용 방식을 결정하는 정보 등을 포함하는 데이터 및 명령어 데이터를 추출하여 데이터 분배부(300)에 전송하는 기능을 담당한다.The
또한, 방사되는 빔의 조향 완료 신호 및 각종 이상 체크에 대한 신호를 상기 RS-232(100)를 통해 PC(A)에 전송하는 기능을 담당한다.In addition, it is responsible for transmitting the steering completion signal of the emitted beam and the signal for various abnormal checks to the PC (A) through the RS-232 (100).
데이터 분배부(300)는 상기 데이터 변환부(200)에서 인가되는 데이터 래치용 펄스(Strobe)에 따라 수신되는 데이터 셋팅값과 빔 조향 명령어, 모드 설정 및 운용방식을 결정하는 정보를 포함하는 데이터와 명령어를 래치한 다음 모드 설정에 따른 데이터 값을 분배하는 기능을 담당한다.The
상기 모드 설정에 따라 분배되는 데이터 값은 배열소자를 선택하기 위한 복수개의 신호(T1, T2, T3, T4, T5), 전송되는 데이터에 대한 동기신호(Sync), X축에 대한 빔 조향각 테이터(Delx) 및 Y축에 대한 빔 조향각 데이터(Dely), 주파수 데 이터(f), 배열소자를 구성하고 있는 각 위상변위기의 동작을 체크하기 위한 체크위상, 복사소자에서 방사되는 빔의 모양 및 운용모드를 선택하기 위한 모드신호, 빔을 조사시키기 위한 배열소자를 선택하는 어드레스 신호, 각 배열소자의 빔 조향 동작에 대한 반복주기를 포함한다.The data value distributed according to the mode setting includes a plurality of signals (T1, T2, T3, T4, T5) for selecting an array element, a synchronization signal (Sync) for transmitted data, and a beam steering angle data for the X axis ( Delx), beam steering angle data (Dely), Y-axis data (f), check phase for checking the operation of each phase shifter constituting the array element, and the shape and operation of the beam radiated from the radiation element. A mode signal for selecting a mode, an address signal for selecting an array element for irradiating a beam, and a repetition period for beam steering operations of each array element.
또한, 상기 데이터 분배부(300)는 이상검출부(600)가 각 배열소자의 동작상태를 체크하도록 하는 체크 시점 결정신호(read)를 출력한다.In addition, the
위상 계산부(400)는 상기 데이터 분배부(300)에서 인가되는 데이터, 즉 X축에 대한 빔 조향각 데이터(Delx) 및 Y축에 대한 빔 조향각 데이터(Dely), 빔 조향 주파수 데이터(f) 및 배열소자의 동작을 체크하기 위한 체크위상 데이터로부터 각 배열소자의 위상값을 계산하여 셋팅한 다음 계산된 결과 데이터(P_data)를 제어부(500)에 인가한다.The
상기에서 하나의 복사소자에 대한 위상값 계산에 소요되는 시간은 대략 1㎲ 정도 소요되므로, 위상배열안테나를 구성하고 있는 전체 복사소자에 대한 위상값 계산에 소요되는 시간은 대략 256㎲가 소요된다.Since the time required to calculate the phase value of one radiation element is about 1 ms, the time required to calculate the phase value of all the radiation elements constituting the phased array antenna is about 256 ms.
제어부(500)는 상기 데이터 분배부(300)에서 입력되는 배열소자를 선택하는 복수개의 신호(T1, T2, T3, T4, T5), 데이터 동기신호(Sync), 배열소자에서 방사되는 빔의 모양 및 운용모드를 선택하기 위한 모드신호, 빔을 조사시키기 위한 배열소자를 선택하는 어드레스 신호, 각 배열소자의 빔 조향에 대한 반복주기 등의 정보와 위상 계산부(400)에서 인가되는 각 배열소자에 대한 셋팅 위상값(PDATA)에 따라 빔 조향을 제어하기 위한 고정제어신호(START/PWR/EOP/RRG)와 변위량 데이터를 기록시키기 위하여 배열소자를 선택하는 어드레스 선택신호(EWR_WRRG), 어드레스 지정신호(CNT) 및 위상 제어 데이터(D)를 생성한 후 컨넥터1, 2에 연결된 도시되지 않은 메인 보드에 출력시켜 배열모듈을 구성하고 있는 각 위상변위기를 통한 빔의 조사에 있어 조향각을 제어한다.The
상기에서 START는 배열모듈을 구성하고 있는 각 위상변위기를 동작시키는 타이밍 펄스이고, PWR은 위상변위기의 위상 리셋(Reset)구간이냐 또는 셋(Set)구간이냐를 선택하는 신호(예를 들면, "high"이면 리셋구간, "low"이면 셋구간으로 선택)이며, EOP는 위상변위기의 동작구간을 인에이블하는 신호이고, RRG는 위상변위기를 구동시키기 위하여 셋팅된 데이터를 '0'으로 클리어시키는 신호이다.In the above description, START is a timing pulse for operating each phase shifter constituting the array module, and PWR is a signal for selecting whether the phase shifter is a phase reset section or a set section of the phase shifter. high "to select the reset section, and" low "to select the set section), EOP is the signal to enable the operation phase of the phase shifter, and RRG clears the set data to '0' to drive the phase shifter. It is a signal.
이상 검출부(600)는 컨넥터3을 통해 연결되는 도시되지 않은 메인 보드에서 인가되는 체크 신호(Check)를 이용하여 초기 위상 값, 메인 보드의 위상값 정보 및 배열소자의 동작 정보를 처리하여 그 결과 정보(BSU_data)를 데이터 변환부(200)를 통해 PC(A)에 전송한다.The
또한, 위상 계산부(400)에서 계산된 위상값이 정상적으로 계산되었는지의 여부와 통신 분배기 사이의 통신 루프가 정상적으로 형성되어 있으며, 정상적인 통신이 수행되고 있는지의 여부 등 동작에 따른 전반적인 상태를 진단하여 그에 대한 정보를 데이터 변환부(200)를 통해 PC(A)에 전송한다.In addition, whether or not the phase value calculated by the
또한, 선택 제어되는 배열소자에서의 빔 조향 완료 여부에 대한 정보를 PC(A)에 전송한다.Further, information on whether beam steering is completed in the array element to be selectively controlled is transmitted to the PC (A).
상기한 기능을 갖는 각 구성에 대하여 상세 구성은 다음과 같다.The detailed structure about each structure which has the above-mentioned function is as follows.
상기 데이터 분배부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복호기(310)와 제1데이터 선택기(320), 곱셈기(330), 제2데이터 선택기(340), 제1먹스(350), 제2먹스(360), 제3먹스(370) 및 RAM(380)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the
복호기(310)는 PC(A)에서 시리얼 인터페이스되는 변조된 명령어 데이터를 복호화한 다음 데이터 래칭용 펄스 신호(Strobe)와 매칭한다.The
제1데이터 선택기(320)는 상기 복호기(310)에서 매칭되어 인가되는 명령어에 따라 데이터 변환기(200)에서 인가되는 데이터를 선택하여 배열소자의 빔 조향을 위한 동작 데이터를 생성한다.The
곱셈기(330)는 배열소자에서 빔 조사를 위한 주파수 데이터(F)와 X축 및 Y축의 빔 조향각 데이터를 곱 연산하여 조사되는 빔에 대하여 X축 및 Y축에 대한 조향각을 결정한다.The multiplier 330 multiplies the frequency data F for beam irradiation by the beam steering angle data of the X and Y axes in the array device to determine the steering angles of the X and Y axes with respect to the beam to be irradiated.
제2데이터 선택기(340)는 배열소자를 통해 빔을 조사함에 있어 상기 곱셈기(330)에서 결정된 X축 혹은 Y축에 대한 조향각을 선택하여 빔이 조향각이 제어되도록 한다.The second data selector 340 selects a steering angle with respect to the X-axis or the Y-axis determined by the multiplier 330 when irradiating the beam through the array element so that the beam may be controlled.
RAM(380)은 배열소자에서 조사함에 있어 위상 제어 데이터를 저장한다.The
상기에서 복호기(310)는 변조(Decoding)된 명령어를 데이터를 하기의 표 1과 같이 복원한다. The
제1선택기(320)는 상기 복조기(310)에 의해 상기의 표 1과 같이 복원된 명령 어에 따라 인가되는 제어 데이터를 선택한다.The
즉, 배열모듈을 구성하고 있는 각 위상변위기에 대한 타이밍 펄스(T1~T5)를 결정하고, 각 배열소자의 빔 조사에 대한 반복주기(Period), 동작 유무의 결정(ON), 각 위상변위기에 대한 빔 조향 주파수(F), X축 및 Y축의 빔 조향 값, 동작 모드(Mode), 작동 상태의 이상 여부 체크를 위한 데이터의 판독(Read), 위상변위기를 지정하는 어드레스(CNT), 위상 제어값(P_data)를 선택한다.That is, the timing pulses T1 to T5 for each phase shifter constituting the array module are determined, and the repetition period (Period), the determination of the presence or absence of the operation (ON) for the beam irradiation of each array element, and each phase shift Beam steering frequency (F) for the crisis, beam steering values on the X and Y axes, mode of operation, reading of data to check for abnormal conditions of operation, address specifying the phase shift (CNT), Select the phase control value P_data.
또한, 상기 제1데이터 선택기(320)에서 선택되어 결정되는 동작 모드(Mode[7...2])의 값이 1이면 빔 조향(nomal 동작)이고, 2이면 배열소자에 대한 임의의 위상제어(빔 조향 직접제어)이며, 3이면 빔 조향에 대한 테스트이고, 4이면 초기위상체크이며, 5이면 모든 배열소자에 같은 위상 값을 셋팅 하도록 하는 것이고, 6이면 모든 배열소자를 최대 값으로 리셋시켜 전류 공급을 오프하는 것이고, 7이면 모든 배열소자를 최대 값으로 셋시켜 전류 공급을 온하는 것이며, 8이면 빔 조향에 대한 에러를 체크하는 것이고, 9이면 테스트하고자 하는 배열소자를 하나씩 리셋하면서 테스트하는 것이며, 10이면 테스트하고자 하는 배열소자를 하나씩 셋 하면서 테스트하는 것이다.In addition, if the value of the operation mode (Mode [7 ... 2]) selected and determined by the
또한, 결정되는 동작 모드에서 2비트(Mode[1.0]로 구성되는 동작모드의 경우, 그 값이 0이면 네로 빔의 조사이고, 1이면 와이드 빔의 조사이며, 2이면 X축에 대하여 와이드 빔을 조사는 것이고, 3이면 Y축에 대하여 와이드 빔을 조사하는 것이다.In addition, in the operation mode to be determined, two bits (operation mode consisting of Mode [1.0], the value is 0, the irradiation of the narrow beam, 1 is the irradiation of the wide beam, 2 is the wide beam for the X axis) Irradiation is at 3, irradiating a wide beam along the Y axis.
그리고, 4비트로 선택되는 에러 체크 신호(Read[3..0])의 값이 1이면 위상값 데이터(BSU 에러체크) 및 신호분배기 출력 위상 값 데이터에 대한 에러를 체크하는 것이고, 2이면 초기위상 값 데이터를 체크하는 것이며, 3이면 배열소자의 동작 에러를 체크하는 것이며, 4이면 체크된 결과를 메모리소자인 RAM(380)에 기록하라는 명령이다.If the value of the error check signal Read [3..0] selected as 4 bits is 1, an error is checked for phase value data (BSU error check) and signal divider output phase value data. The value data is checked. If the value is 3, the operation error of the array element is checked. If the value data is 4, the result of the check is written to the
상기에서 제1먹스(350)는 빔 조사가 제어되는 배열소자의 어드레스와 제어되는 어드레스의 값이 서로 일치하는지를 비교하여 그에 대한 결과를 메모리인 RAM(380)에 기록한다.The
제2먹스(360)는 클럭(clk)과 빔 조향 결과 및 이상 체크 결과를 저장하기 위한 클럭(Mem_clk)을 멀티플렉싱하여 RAM(380)이 데이터를 저장할 수 있도록 하는 클럭으로 인가한다.The
제3먹스(370)는 선택된 X축 혹은 Y축의 빔 조향 데이터에 대하여 위상 제어값을 결정하여 준다.The
또한, 상기 도 1에서 위상 계산부(400)는 첨부된 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 덧셈기(417, 416, 418, 419, 422)와, 복수개의 곱셈기(415, 413, 412), 복수개의 먹스(414, 421, 423), 복수개의 ROM(411, 420) 및 선택기(424)로 구성된다.In addition, in FIG. 1, the
상기에서 제1ROM(411)은 빔 조향의 동작을 선택시키는 배열소자 어드레스 정보(CNT)에 따라 빔 조향에 대한 위치 보상값을 결정한다.In the above, the
제3곱셈기(412)는 부호를 갖지 않는 9비트 ×8비트의 곱셈기로 빔 조향 주파수 데이터(f)와 제1ROM(411)에서 결정되는 빔 조향에 대한 위치 보상값을 곱 연산 한다.The
제2곱셈기(413)는 부호를 갖는 15비트×4비트 곱셈기로, 빔 조향의 동작을 선택하는 배열소자 어드레스 정보(CNT)와 Y축에 대한 빔 조향 데이터(Dely)를 곱 연산한다.The
제1먹스(414)는 상기 Y축에 대한 빔 조향 데이터(Dely)와 빔 조향의 동작을 선택하는 배열소자 어드레스 정보(CNT)를 다중화하여 배열소자의 배치가 기구적으로 엇갈리게 배치되어 있는 것을 보상하여 준다.The
제1곱셈기(415)는 부호를 갖는 15비트×4비트 곱셈기로, 빔 조향의 동작을 선택하는 배열소자 어드레스 정보(CNT)와 X축에 대한 빔 조향 데이터(Delx)를 곱 연산한다.The
제1덧셈기(417)는 상기 제1먹스(414)에서 출력되는 신호와 제1곱셈기(415)에서 출력되는 신호를 가산한다.The
2덧셈기(416)는 상기 제2곱셈기(413)에서 출력되는 신호와 제3곱셈기(412)에서 출력되는 신호를 가산한다.The
제3덧셈기(418)는 상기 제1덧셈기(417)와 제2덧셈기(416)에서 출력되는 신호를 가산한다.The
제4덧셈기(419)는 결정된 초기 위상과 제3덧셈기(416)에서 출력되는 신호를 가산한다.The
제2ROM(420)은 인가되는 빔 조향의 동작을 선택하는 배열소자 어드레스 정보(CNT)로부터 빔의 모양을 결정한다.The
제2먹스(421)는 인가되는 빔 선택 신호와 제2ROM(420)에서 결정된 빔 모양을 다중화하여 제2ROM(420)에서 결정된 4개의 빔 모양중 어느 하나를 선택한다.The
제5덧셈기(422)는 상기 제4덧셈기(419)에서 출력되는 신호와 제2먹스(421)에서 출력되는 신호를 가산한다.The
제3먹스(423)는 상기 제4덧셈기(419) 및 제5덧셈기(422)를 통해 결정되는 위상 결정값에 대하여 인가되는 테스트(Test) 신호가 '하이' 레벨인 경우 계산을 통해 결정된 위상값을 출력하고, '로우' 레벨이면 테스트하고자 하는 위상값을 출력한다.The
선택기(424)는 인가되는 클럭의 종류(CLK, CLK1, CLK2)에 따라 상기 제3먹스(423)에서 인가되는 위상값을 결정하여 출력한다.The
또한, 상기 제어부(500)는 제1카운터(510)와, 타이밍 펄스 생성기(520), 제2카운터(530), 제1제어신호 생성기(540), 제2제어신호 생성기(550), 어드레스 펄스 생성기(560), 제어 데이터 생성기(570)을 포함하여 구성된다.In addition, the
상기 제1카운터(510)는 BSU 내부 블록을 제어하기 위한 카운터 펄스를 생성한다.The
타이밍 펄스 생성기(520)는 빔 조향 제어를 위한 배열소자를 선택하는 펄스(Start)를 생성한다.The
제2카운터(530)는 상기 타이밍 펄스 생성기(520)에서 생성된 배열소자 선택에 대한 펄스를 카운터한다.The
제1제어신호 생성기(540)는 X축에 대한 빔 조향 제어를 위한 펄스에 위상 제 어 데이터를 매칭시켜 출력한다.The first
제2제어신호 생성기(540)는 빔 조향을 제어하기 위해 선택된 각 배열소자에 대한 고정제어신호(START/PWR/EP/RRG)를 생성하여 출력한다.The second
어드레스 펄스 생성기(560)는 빔 조향 제어를 위해 선택된 배열소자에 대하여 어드레싱을 위한 펄스신호를 생성하여 출력한다.The
제어 데이터 생성기(570)는 제1제어신호 생성기(540)에서 인가되는 위상 제어 데이터와 제2제어신호 생성기(550)에서 인가되는 고정제어신호 및 빔 조향을 위한 위상값과에 따라 위상 제어를 위한 데이터를 생성하여 출력한다.The
전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명에서 빔 조향 제어를 실행하는 동작은 다음과 같다.In the present invention configured to include the functions as described above, the operation of executing the beam steering control is as follows.
위상배열안테나의 전반적인 동작을 제어하는 PC(A)로부터 시리얼 통신으로 위상배열안테나의 각 배열소자에서 조사되는 빔의 조향 제어를 위한 데이터가 인가되면 RS-232(100)는 인가되는 시리얼 데이터를 데이터 변환부(200)측에 인터페이스 한다.When data for steering control of beams irradiated from each array element of the phased array antenna is applied to the serial communication from the PC (A) that controls the overall operation of the phased array antenna, the RS-232 (100) receives the applied serial data. Interface to the
이때, 데이터 변환부(200)는 상기 RS-232(100)를 통해 인터페이스 되는 신호에서 데이터 래치용 펄스(Strobe)와 데이터 셋팅 값, 빔 조향 명령어, 모드 설정 및 운용 방식을 결정하는 정보 등을 포함하는 데이터 및 명령어 데이터를 추출하여 데이터 분배부(300)에 전송한다.In this case, the
데이터 분배부(300)는 상기 데이터 변환부(200)에서 인가되는 데이터 래치용 펄스(Strobe)에 따라 수신되는 데이터 셋팅값과 빔 조향 명령어, 모드 설정 및 운 용방식을 결정하는 정보를 포함하는 데이터와 명령어를 래치한 다음 모드 설정에 따라 데이터 값을 분배한다.The
상기 모드 설정에 따른 데이터 값의 분배는 X축에 대한 빔 조향 데이터(Delx), Y축에 대한 빔 조향 데이터(Dely), 주파수 데이터(f), 빔 조향이 제어되고 있는 배열소자의 동작을 체크하기 위한 체크위상 등에 대해서는 위상 계산부(400)에 인가한다.The distribution of data values according to the mode setting checks the operation of the array element whose beam steering data Delx on the X axis, beam steering data Dely on the Y axis, frequency data f, and beam steering are controlled. The check phase to be applied to the
또한, 각 배열소자를 선택하는 복수개의 펄스 신호(T1, T2, T3, T4, T5), 전송되는 데이터에 대한 동기신호(Sync), 복사소자에서 방사되는 빔의 모양 및 운용모드를 선택하기 위한 모드신호, 빔을 조사시키기 위한 배열소자를 선택하는 어드레스 신호, 각 배열소자의 빔 조향에 대한 동작주기의 정보에 대해서는 제어부(500)측에 인가한다.In addition, a plurality of pulse signals (T1, T2, T3, T4, T5) for selecting each array element, a synchronization signal (Sync) for the transmitted data, the shape of the beam radiated from the radiation element and for selecting the operation mode The
위상 계산부(400)는 상기 데이터 분배부(300)에서 인가되는 X축에 대한 빔 조향 데이터(Delx)와 Y축에 대한 빔 조향 데이터(Dely), 빔 조향 주파수 데이터(f) 및 위상변위기의 동작을 체크하기 위한 체크위상 데이터로부터 각 배열소자의 셋팅 위상값을 계산하여 제어부(500)에 인가한다.The
상기에서 하나의 복사소자에 대한 위상값 계산에 소요되는 시간은 대략 1㎲ 정도 소요되므로, 위상배열안테나를 구성하고 있는 전체 복사소자에 대한 위상값 계산에 소요되는 시간은 대략 256㎲가 소요된다.Since the time required to calculate the phase value of one radiation element is about 1 ms, the time required to calculate the phase value of all the radiation elements constituting the phased array antenna is about 256 ms.
제어부(500)는 상기 데이터 분배부(300)에서 입력되는 각 배열소자를 선택하는 복수개의 신호(T1, T2, T3, T4, T5), 데이터 동기신호(Sync), 복사소자에서 방 사되는 빔의 모양 및 운용모드를 선택하기 위한 모드신호, 빔을 조사시키기 위한 배열소자를 선택하는 어드레스 신호, 각 배열소자의 빔 조향에 대한 반복주기 등의 정보와 위상 계산부(400)에서 인가되는 각 배열소자에 대한 셋팅 위상값(P_data)에 따라 빔 조향을 제어하기 위한 고정제어신호(START/PWR/EOP/RRG)와 변위량 데이터를 기록시키기 위하여 배열소자를 선택하는 어드레스 선택신호(EWR_WRRG), 어드레스 지정신호(CNT) 및 위상 제어 데이터(D)를 생성한 후 컨넥터1, 2에 연결된 도시되지 않은 메인 보드에 출력시켜 배열모듈을 구성하고 있는 각 위상변위기를 통한 빔의 조사에 있어 조향각을 제어한다.The
상기한 과정을 통해 배열소자에서 조사되는 빔의 조향이 제어되는 상태에서 이상 검출부(600)는 컨넥터3을 통해 연결되는 도시되지 않은 메인 보드에서 인가되는 체크 신호(Check)를 이용하여 초기 위상 값, 메인 보드의 위상값 정보 및 배열소자의 동작 정보를 처리하여 그 결과 정보(BSU_data)를 출력하여 데이터 변환부(200)를 통해 PC(A)에 전송한다.In the state in which the steering of the beam irradiated from the array device is controlled through the above process, the
또한, 위상 계산부(400)에서 계산된 위상값이 정상적으로 계산되었는지의 여부와 통신 분배기 사이의 통신 루프가 정상적으로 형성되어 있으며, 정상적인 통신이 수행되고 있는지의 여부 등 동작에 따른 전반적인 상태를 진단하여 그에 대한 정보를 데이터 변환부(200)를 통해 PC(A)에 전송한다.In addition, whether or not the phase value calculated by the
상기에서는 본 발명에 따른 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시 하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of a beam steering control apparatus for a phased array antenna according to the present invention has been described. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications are made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. It is possible to do this and this also belongs to the scope of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 위상배열안테나의 빔 조향 제어장치에 의하면, 위상배열안테나를 동작시킴에 있어 각 배열소자에서 조사되는 빔의 조향을 안정되게 제어함으로써, 안테나의 성능 향성과 빔 조향에 신뢰성이 제공된다. As described above, according to the beam steering control apparatus of the phased array antenna according to the present invention, in operating the phased array antenna, by stably controlling the steering of the beam irradiated from each array element, the performance of the antenna and beam steering Reliability is provided.
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