KR100594192B1 - 위상배열안테나 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

분석 대상인 위상배열안테나와 유기적인 연동으로 다양한 빔 조향각 및 주파수에 따라 각 배열소자에서 방사되는 빔을 근접 전계(Near Field)로 그 특성을 측정 분석하도록 하며, 위상배열안테나를 능동적으로 제어하여 특성의 분석에 신뢰성을 제공하고 다양한 빔 조향각 및 주파수에 대한 특성 측정 시간을 단축할 수 있도록, 특성 측정 대상인 위상배열안테나와, 위상배열안테나에 구성된 각 배열소자에서 조사되는 빔의 주파수 및 빔 조향각을 운용 알고리즘에 따라 제어하고, 조사되는 빔의 위상 및 파워 값을 분석하여 위상배열안테나의 특성을 추출하는 PC 기반의 제어장치와, 고정된 안테나에 복수개의 탐침 프로브 및 탐침 프로브를 이동시키는 복수개의 모터가 배치되며, 위상배열안테나에서 조사되는 빔의 근접 전계를 계측하는 NFS와, NFS에서 인가되는 RF 출력을 상기 위상배열안테나에 RF 소오스로 인가하고, 조사되는 빔의 근접 전계로 위상 및 파워 값을 추출하는 네트워크 분석기와, 제어장치와 PCI 버스를 통해 접속되며, 제어장치에서 인가되는 제어신호에 따라 NFS 축의 이동을 제어하는 NFS 제어기를 포함하는 위상배열안테나 측정 시스템을 제공한다.
위상배열안테나, 측정 시스템, 근접 전계, NFS, 복사, 프로브

Description

위상배열안테나 측정 시스템 및 그 방법 {Phased Array Antenna Measurement System and Method of The Same}
도 1은 본 발명에 따른 위상배열안테나 측정 시스템에 대한 구성도이다.
도 2는 도 1의 구성에 대하여 블록도로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 제어장치에 대한 상세 구성 블록도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 근접 전계 측정장치 제어기에 대한 상세 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 안테나 측정 시스템을 이용하여 위상배열안테나의 특성 테스트를 실행하는 흐름도이다.
본 발명은 위상배열안테나 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분석 대상인 위상배열안테나와 유기적인 연동으로 다양한 빔 조향각 및 주파수에 따라 각 배열소자에서 방사되는 빔을 근접 전계(Near Field)로 그 특성을 측정 분석하도록 하며, 위상배열안테나를 능동적으로 제어하여 특성의 분석에 신뢰성을 제공하고 다양한 빔 조향각 및 주파수에 대한 특성 측정 시간을 단축할 수 있도록 하는 위상배열안테나 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 안테나의 방사특성(위상, 크기 또는 세기 등)을 측정하는 데 사용되는 시설을 안테나 측정장(antenna range)이라고 하며, 소스 안테나와 측정 안테나가 멀리 떨어진 상태에서 측정을 행하는 원거리 측정장(far-field range)과 소스 안테나는 송신기 역할을 하고 프로브를 이용하여 소스 안테나의 근거리장에서 일정 간격으로 표본화하여 측정하는 근거리 측정장(near-field range) 및 반사기 안테나 가까이에 소스 안테나를 두는 단축 측정장(compact range) 등이 있다.
상기에서 원거리 측정장의 경우에는 소스 안테나와 측정 안테나 사이의 이격거리(rff)가 rff=2D2/λ(여기에서 D는 소스 안테나의 선전원의 길이를 나타내고, λ는 동작주파수를 나타낸다)로 주어지므로, 예를 들어 2.3㎓에서 동작하는 70m 반사기 안테나의 경우에는 측정(이격)거리(rff)가 75㎞로 된다.
따라서, 원거리 측정장의 경우에는 소스 안테나와 측정 안테나 사이가 매우 멀리 위치하게 되므로, 다양한 지형에 따른 나무나 숲, 언덕, 산, 강이나 시내, 건물이나 조형물 등이 존재하게 되어 정확한 측정이 어렵다.
또한, 측정상황에 따른 신속한 대응이 매우 어려우며, 온도나 날씨 등의 차이도 존재하여 측정값의 산포가 크다.
더욱이 원거리 측정장의 경우에는 정확한 측정값을 얻기 위하여 소스 안테나를 외부에 노출시키게 되는데, 레이더나 군사용 안테나 등에 있어서는 비밀이 유지되어야 하므로 측정에 곤란함이 있다.
또한, 안테나의 크기가 큰 경우에는 실내에서의 측정이 불가능하다.
상기와 같이 원거리 측정장의 적용이 곤란한 경우에는 근거리 측정장을 이용하게 되는 데, 근거리 측정장은 소스 안테나의 최소 1파장내의 거리만 있으면 시험이 가능하고, 이 거리에 소정의 평면(소스 안테나의 중심축에 수직한 평면)을 그릴 수 있도록 프로브를 X축 및 Y축으로 이동 가능하게 설치하는 것으로 이루어진다.
그러나, 근거리 측정장의 경우에는 프로브에서 측정한 데이터를 전부 원거리 측정장 데이터로 변환하므로 상기한 프로브는 매우 정확한 이동을 하여야만 정확한 데이터를 얻을 수 있다.
즉, 상기한 프로브의 이동정밀도는 최소 5㎛이내의 정밀도가 요구되며, 보다 정확한 데이터를 얻고자 하는 경우에는 2∼3㎛의 정밀도가 요구된다.
그리고 보다 정확한 원거리 측정장 데이터를 얻기 위해서는 프로브의 이동범위(평면의 면적)을 크게 할 필요성이 있지만, 프로브를 이동시키기 위한 장치의 한계 때문에 제한이 따르게 된다.
나아가 프로브를 이동시키기 위한 장치로부터 전자파의 반사가 발생하여 측정값에 잡음이 발생할 우려가 있다.
또한, 고도한 정밀도로 프로브를 이동시켜야 하므로 프로브를 이동시키는 장치의 가격이 수억원대로 매우 고가이어서 안테나 개발에 있어 필수적인 특성에 대한 측정실험을 행하는 것이 매우 어렵다.
그리고 프로브가 매우 미세한 이동간격으로 이동하면서 측정을 행하므로 1회의 측정에 소요되는 시간이 수시간으로 장시간이 소요되므로, 측정 도중에 측정환 경이 변하여 측정값에 오차가 발생할 가능성이 높다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특성을 측정 분석하기 위한 대상인 위상배열안테나와 유기적인 연동으로 다양한 빔 조향각 및 주파수에 따른 각 배열소자에서의 빔 조향에 대하여 근접 전계의 측정으로 안테나에 대한 각종 특성을 간편하게 측정할 수 있도록 한 위상배열안테나 측정 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또 본 발명의 다른 목적은 위상배열안테나에의 각 배열소자에서 방사되는 빔에 대하여 3축(X축 Y축 및 Z축)에 대한 측정과 360°회전 측정이 수행되도록 하여 특성 분석에 신뢰성을 제공하고 빔 조향각 및 주파수에 대한 특성 측정 시간을 단축할 수 있도록 한 위상배열안테나 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 위상배열안테나 측정 시스템은, 특성 측정 대상인 위상배열안테나와; 상기 위상배열안테나에 구성된 각 배열소자에서 조사되는 빔의 주파수 및 빔 조향각을 운용 알고리즘에 따라 제어하고, 조사되는 빔의 위상 및 파워 값을 분석하여 상기 위상배열안테나의 특성을 추출하는 PC 기반의 제어장치와; 고정된 안테나에 복수개의 탐침 프로브 및 상기 탐침 프로브를 이동시키는 복수개의 모터가 배치되며, 상기 위상배열안테나에서 조사되는 빔의 근접 전계를 계측하는 NFS와; 상기 NFS에서 인가되는 RF 출력을 입력값으로 하고 출력값인 RF 소오스를 상기 위상배열안테나에 인가하고, 조사되는 빔의 근접 전계분석으로 위상 및 파워 값을 추출하는 네트워크 분석기와; 상기 제어장치와 PCI 버스를 통해 접속되며, 제어장치에서 인가되는 제어신호에 따라 NFS 축(X축과 Y축, Z축 및 360°회전)의 이동을 제어하는 NFS 제어기를 포함하여 이루어진다.
또 본 발명의 위상배열안테나 측정 방법은 위상배열안테나의 빔 조향 제어 데이터 및 근접 전계 측정을 위한 NFS의 측정 위치 및 각도를 설정하는 초기화 과정과; 빔의 조향각 및 근접 전계의 측정을 통해 BSU 및 통신 테스트를 실행하는 과정과; 전체 배열소자에 대한 테스트를 실행하는 과정과; 각 배열소자에 대한 빔 조향각을 셋팅하는 안테나 튜닝으로 특성 분석 조건을 설정하는 과정과; 상기 특성 분석 조건 설정에 따라 운용 시나리오를 통해 측정 대상 위상배열안테나에서 설정된 조건으로 빔을 조사시키고, NFS가 결정된 위치의 배열소자로부터 조사되는 빔의 근접 전계를 검출하며, 이를 네트워크 분석기를 이용한 위상 및 파워값의 추출 분석으로 해당 위상배열안테나에 대한 특성을 측정 저장하는 과정을 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 위상배열안테나 측정 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 위상배열안테나 측정 시스템의 일실시예는, 제어장치(100)와 근접 전계 측정장치(이하, NFS(Near Field System;200)라 한다), 네트워크 분석기(300), NFS 제어기(400)를 포함하여 구성된다.
제어장치(100)는 특성 측정 분석 대상인 위상배열안테나(500)를 구성하고 있는 각 배열소자에서 조사되는 빔의 주파수 및 빔 조향각을 제어하고, 네트워크 분석기(300)를 통해 검출되는 상기 위상배열안테나(500)에서 조사되는 빔의 위상 및 파워 값의 분석을 통해 그 특성을 추출하며, PCI 버스로 연결되는 NFS 제어기(400)를 통해 상기 NFS(200) 축의 이동을 제어한다.
NFS(200)는 고정된 안테나에 복수개의 탐침 프로브와 4축(X,Y,Z축 및 360°회전) 이동을 위한 모터가 배치되며, 상기 NFS 제어기(400)에 의해 셋팅된 위치 및 각도에서 상기 네트워크 분석기(300)에 RF 신호를 출력하고, 상기 위상배열안테나(500)에서 조사되는 빔의 근접 전계를 계측하여 네트워크 분석기(300)에 출력한다.
네트워크 분석기(300)는 상기 NFS(200)에서 인가되는 RF 출력을 입력값으로 하고 위상배열안테나(500)에 인가하는 RF 소오스를 출력값으로 하고, 조사되는 빔의 근접 전계 분석으로 위상배열안테나(500)의 위상 및 파워 값을 추출하여 제어장치(100)에 인가한다. 상기에서 네트워크 분석기(300)는 상기 NFS(200)에서 인가되는 RF 출력을 입력값으로 하고, 상기 위상배열안테나(500)에 인가하는 RF 소오스를 출력값으로 하며, 상기 제어장치(100)와 연동되며 모든 제어는 상기 제어장치(100)에 의해서 제어된다.
NFS 제어기(400)는 상기 제어장치(100)와 PCI 버스를 통해 접속되며, 제어장치(100)에서 인가되는 제어신호에 따라 NFS(200) 축(X축과 Y축, Z축 및 360°회전)의 이동을 제어하고, 장비보호신호를 출력한다.
위상배열안테나(500)는 특성 측정 분석 대상으로 제어장치(100)에서 인가되는 BSU 제어신호에 따라 각 배열소자에서 설정된 테스트 조건으로 빔을 조사한다.
상기에서 제어장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(110)와 BSU 설정/분석부(120), BSU 인터페이스(130), NFS 운용부(140), DSP 보드/인터페이스(150), 제1메모리부(160), GPIB인터페이스(170), 데이터 변환부(180) 및 제2메모리부(190)를 포함하여 구성된다.
상기 제어부(110)는 BSU 운용에 대한 제반적인 동작과 NFS(200)의 운용에 대한 제반적인 동작, 네트워크 분석기(300)에 대한 운용 및 검출되는 위상 및 파워 값으로부터 빔의 조향 특성 분석 및 분석된 특성에 대한 파일 처리 등에 대한 제반적인 동작을 제어한다.
BSU 설정/분석부(120)는 위상배열안테나(500)의 특성 시험을 위한 알고리즘이 설정되며, 상기 제어부(110)에서 인가되는 운용모드에 따라 각 배열소자에서 조사되는 빔 조향 제어를 위한 명령어와 데이터를 출력하고, 위상배열안테나(500)에서 검출되는 빔 제어 결과 데이터를 분석 및 디스플레이 한다.
상기 빔 조향 제어를 위한 명령어 및 데이터는 셋업된 운용 시나리오에 따라 X축 및 Y축에 대한 빔 조향각과 주파수를 결정한다.
또한, 안테나의 튜닝시에서 배열소자의 변위값을 상기 제어부(110)에서 다운로드받아 빔 조향을 위하여 각각의 배열소자를 개별적으로 제어하여 기본적인 안테나의 특성을 튜닝한다. 즉 중심주파수에서 X/Y축 빔 조향각을 0도로 셋팅한 후의 특성을 측정하여 BSU에 저장될 ROM 데이터 "초기위상 데이터 및 혼(horn) 보상 데이터"를 추출한다. 안테나 튜닝이 완료되면, 다음 측정부터는 이 과정을 생략하는 것이 가능하다.
BSU인터페이스(130)는 상기 BSU 설정/분석부(120)에서 인가되는 빔 조향 명령어 및 데이터를 시리얼 통신으로 접속되는 위상배열안테나(500)에 인터페이스하여 각 배열소자에서 방사되는 빔의 조향을 제어한다.
그리고, 각 배열소자의 빔 조향 제어에 대한 결과를 BSU 설정/분석부(120)에 인가한다.
NFS 운용부(140)는 상기 제어부(110)에서 인가되는 운용 제어신호에 따라 NFS 제어기(400)에 축 이동 및 축 이동속도, 가속도 및 방향 등의 제어신호를 출력한다.
DSP 보드/인터페이스(150)는 상기 NFS 제어기(400)의 축 이동 제어를 위한 4축(X,Y,Z 및 360°회전) 모터 드라이버가 구비되며, 상기 NFS 운용부(140)에서 인가되는 모터 제어 신호를 인터페이스 한다.
제1메모리부(160)는 상기 제어부(110)에서 출력되는 운용모드에 따라 위상배열안테나(500)에서 측정되어 네트워크 분석기(300)에서 분석된 위상 및 파워 값을 파일에 저장한다.
상기 제1메모리부(160)에 저장되는 파일의 분류는 제어부(110)의 운용모드에 따라 처리된다.
GPIB 인터페이스(170)는 네트워크 분석기(300)와 연결되어 NFS(200)에서 측정되는 근접 전계로부터 분석된 위상 및 파워 값을 제1메모리부(160)에 인터페이스하여 저장되도록 한다.
데이터 변환부(180)는 상기 제어부(110)의 파일 변환 요구에 따라 제1메모리부(160)에 저장된 근접 전계 데이터를 원거리 전계(Far Field) 데이터로 변환한다.
제2메모리부(190)는 상기 원거리 전계 데이터로 변환된 파일을 지정되는 어드레스 번지에 저장하는 기능 담당한다.
상기한 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같다.
제어장치(100)내의 제어부(110)가 테스트 대상인 위상배열안테나(500)에 대한 특성을 시험하고자 하는 운용모드와 빔의 조향을 시작하는 제어신호를 BSU 설정/분석부(120)에 인가함과 동시에 NFS운용신호를 NFS운용부(140)측에 인가하면, BSU 설정/분석부(120)는 이에 대하여 위상 계산 알고리즘을 적용하여 특성 테스트를 위한 명령어 및 위상 제어 데이터를 생성하여 BSU 인터페이스(130)를 통해 시리얼 통신으로 연결되어 있는 위상배열안테나(500)에 전송함으로써, 테스트를 위한 빔 조향각과 주파수가 제어된 빔이 조사되도록 한다.
또한, 상기 BSU설정/분석부(120)는 NFS운용부(140)에 동작 인에이블신호롤 출력한다.
NFS운용부(140)는 상기 BSU설정/분석부(120)에서 인가되는 동작 인에이블시호에 따라 제어부(110)에서 인가되는 NFS운용 신호를 분석하여 근접 전계 측정을 위한 NFS(200)의 위치 및 각도를 추출한 다음 축 이동을 위한 속도와 가속도 및 방향에 대한 정보를 DSP보드/인터페이스(150)를 통해 NFS제어기(400)에 모터 제어신호로 인가하여, NFS제어기(400)를 통해 NFS(200)의 프로브가 위상배열안테나(500)로부터 방사되는 빔의 근접 전계를 측정하기 위한 위치 및 각도로 셋팅시킨다.
상기와 같이 위상배열안테나(500)의 특성 테스트를 위한 조건이 설정되면, 위상배열안테나(500)에서는 인가되는 명령어 및 위상 제어 데이터에 따라 빔 조향이 이루어지며, 빔의 조향에 따른 근접 전계는 NFS(200)의 프로브에 검출되어 네트워크 분석기(300)에 인가된다.
따라서, 네트워크 분석기(300)는 NFS(200)로부터 검출되어 인가되는 근접 전 계로부터 빔의 위상과 파워값을 분석하여 이에 대한 정보(측정 데이터)를 GPIB인터페이스(170)를 통해 제1메모리부(160)에 저장한다.
상기 제1메모리부(160)에 저장된 근접 전계의 측정 데이터는 데이터 변환부(180)를 통해 원거리 전계 데이터로 변환되어 제2메모리부(190)에 저장된다.
또한, 상기 NFS 제어기(400)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전원공급기(410)와 I/O 인터페이스(420) 및 모터 드라이버(430)를 포함하여 구성된다.
전원공급기(410)는 모터 드라이버(430)에 동작 전원, 예를 들어 48V/300W의 전원을 공급한다.
I/O인터페이스(420)는 상기 제어장치(100)와 PCI 버스로 접속되어 NFS(200)의 축 이동을 제어하는 제어신호 및 축 이동에 대한 결과를 인터페이스한다.
모터 드라이버(430)는 상기 제어장치(100)에서 인가되는 제어신호에 따라 상기 위상배열안테나에서 방사되는 빔에 대한 근접 전계의 측정을 위하여 NFS(200) 프로브의 각 축별 이동을 드라이브한다.
이하에서는 도 5의 흐름도를 참조하여 설명한다.
먼저, 특성을 테스트 하고자 위상배열안테나(500)가 도 1과 같이 셋팅되면, 제어장치(100)는 위상배열안테나(500)내의 BSU에 빔 조향 제어를 위한 데이터 및 위상배열안테나(500)에서 조사되는 빔의 근접 전계를 측정하는 NFS(200)의 측정 위치 및 각도를 설정하는 초기화 작업을 실행한다(S100).
상기의 초기화 작업은 각 배열소자에 대한 빔 조사시간의 설정과 반복 동작 주기에 대한 타이밍 데이터를 셋업하고, 초기 위상값에 따라 전체 배열소자에서 빔 조사를 위한 동작 데이터를 설정한다.
상기 각종 데이터에 대한 초기화 작업이 완료되면 빔의 조향 및 근접 전계의 측정을 통한 BSU 테스트 및 통신 테스트를 실행한다(S200)(S300).
상기의 BSU 및 통신 테스트는 셋업된 빔 조향 주파수 데이터에 따라 X축 및 Y축에 대한 빔 조향에 대한 테스트를 배열소자의 위치 정보에 따라 전체 배열소자에 대하여 실행하며, 이 과정에서 발생되는 통신 에러가 발생되는 경우 이를 디버깅하고, BSU와 신호 분배기간에 통신 에러가 발생하는 경우 이 에러를 디버깅하여 안정된 통신 상태가 유지될 수 있도록 한다.
상기와 같이 통신 테스트가 완료되면 전체 배열소자에 대한 테스트를 진행한다(S400).
이는 BSU 동작모드에서 배열소자를 동작시키는 리셋(Reset) 전류의 타이밍과 셋(Set) 전류의 타이밍과 최대 변위시간을 테스트한다.
이후, 각 배열소자에 대한 빔 조향을 셋팅하는 안테나 튜닝을 실행한다(S500). 안테나 튜닝이 완료되면, 다음 측정부터는 이 과정을 생략하는 것도 가능하다.
상기의 안테나 튜닝은 자동 셋팅과 운용자에 의한 수동 셋팅으로 이루어지는데, 자동 셋팅은 설정된 측정 시나리오에 따라 편집된 양자화 데이터로부터 각 배열소자에 대한 X축의 빔 조향각과 Y축의 빔 조향각 및 주파수를 설정한다.
수동 셋팅은 운용자가 운용자 단말을 이용하여 지정하는 배열소자에 대하여 X축의 빔 조향각과 Y축의 빔 조향각 및 주파수를 설정한다.
상기의 과정을 통해 BSU의 초기화와 각종 테스트 및 안테나 튜닝이 완료된 상태에서 근접 전계의 측정을 통해 위상배열안테나의 특성을 분석할 수 있는 조건이 완료되었는지를 판단한다(S600).
특성 분석 조건이 완료되지 않은 상태이면 셋팅된 위상 데이터의 수정을 실행한 다음 안테나 튜닝을 재 실행한다(S700).
상기에서 특성 분석 조건이 완료되면 운용 시나리오에 따라 측정 대상 위상배열안테나(500)를 통해 설정된 조건으로 빔을 조사시키고, 이때 NFS(200)의 위치를 결정하여 배열소자로부터 조사되는 빔의 근접 전계를 검출하고, 이를 네트워크 분석기(300)를 이용한 위상 및 파워값의 분석후 제어장치(100)가 검출하는 해당 위상배열안테나(500)에 대한 특성을 측정한다(S800).
상기의 특성 측정은 제어장치(100)가 설정된 운용 시나리오에 따라 NFS 제어기(400)를 통해 NFS(200)에 설치되는 모터를 구동시켜 NFS(200)의 탐침 프로브를 4축으로 이동시켜 위치를 결정하고, 이 상태에서 측정 포인트 개수, 즉 측정하고자 하는 안테나에 의해서 X축과 Y축의 측정 포인터 수, 픽셀 간격 및 측정 영역을 설정한다.
이후, 운용 시나리오에 따라 명령어 및 빔 조사 데이터를 출력하여 위상배열안테나에서의 빔 조향을 제어함으로써, NFS(200)의 탐침 프로브가 설정된 측정 포인트의 배열소자에서 조사되는 빔에 대한 근접 전계를 측정하여 네트워크 분석기(300)에 인가한다.
네트워크 분석기(300)을 파워 및 위상값으로 변환시켜 제어장치(100)에 인가시킨다.
이때, 제어장치(100)는 네트워크 분석기(300)에서 인가되는 파워 및 위상값으로부터 각 배열소자의 빔 조향에 대한 특성을 분석하여 메모리 영역에 저장함과 동시에 이를 표시수단을 통해 운용자에게 디스플레이 하여준다(S900).
상기에서는 본 발명에 따른 위상배열안테나 측정 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 위상배열안테나용 측정 시스템 및 그 방법에 의하면, 위상배열안테나와 유기적인 연동으로 다양한 빔 조향각과 주파수에 따라 각 배열소자에서 방사되는 빔의 근접 전계를 측정하고 제어 위상과 파워값을 분석함으로써, 위상배열안테나의 특성 검출에 편리성이 제공된다.
또한, 위상배열안테나의 능동적으로 제어와 NFS의 위치 및 측정각의 제어를 통해 각각의 배열소자에 대한 특성을 분석함으로써, 위상배열안테나의 전체적 특성의 분석에 신뢰성을 제공하고 빔 조향각과 주파수에 대한 제어로 측정 시간이 단축된다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 특성 측정 대상인 위상배열안테나와; 상기 위상배열안테나에 구성된 각 배열소자에서 조사되는 빔의 주파수 및 빔 조향각을 운용 알고리즘에 따라 제어하고, 조사되는 빔의 위상 및 파워 값을 분석하여 상기 위상배열안테나의 특성을 추출하는 PC 기반의 제어장치와; 고정된 안테나에 복수개의 탐침 프로브 및 상기 탐침 프로브의 이동시키는 복수개의 모터가 배치되며, 상기 위상배열안테나에서 조사되는 빔의 근접 전계를 계측하는 NFS와; 상기 NFS에서 인가되는 RF 출력을 입력값으로 하고 출력값인 RF 소오스를 상기 위상배열안테나에 인가하고, 조사되는 빔의 근접 전계 분석으로 위상 및 파워 값을 추출하는 네트워크 분석기와; 및 상기 제어장치와 PCI 버스를 통해 접속되며, 제어장치에서 인가되는 제어신호에 따라 NFS 축(X축과 Y축, Z축 및 360°회전)의 이동을 제어하는 NFS 제어기를 포함하고,
    상기 제어장치는 BSU 운용과 NFS의 운용, 네트워크 분석기의 운용 및 근접 전계로부터 추출되는 위상 및 파워 값으로부터 빔의 조향 특성 분석 및 분석된 특성에 대한 파일 처리를 제어하는 제어부와; 상기 위상배열안테나의 특성 시험을 위한 알고리즘이 설정되며, 상기 제어부에서 인가되는 운용모드에 따라 각 배열소자에서 조사되는 빔 조향 제어를 위한 데이터와 명령어를 출력하는 BSU 설정/분석부와; 상기 위상배열안테나와 시리얼 통신으로 접속되어 조향 명령어 및 데이터와 빔 조사 결과에 대한 정보를 인터페이스하는 BSU 인터페이스와; 상기 제어부에서 인가되는 운용 제어신호에 따라 NFS 제어기에 축 이동 및 축 이동속도, 가속도 및 방향 제어신호를 출력하는 NFS 운용부와; 상기 NFS 제어기의 축 이동 제어를 위한 4축(X,Y,Z 및 회전) 모터 드라이버가 구비되며, 상기 NFS 운용부에서 인가되는 모터 제어 신호를 NFS 제어기에 인터페이스 하는 DSP 보드/인터페이스와; 상기 네트워크 분석기와 연결되어 NFS에서 측정되는 근접 전계로부터 분석된 위상 및 파워 값을 인터페이스하는 GPIB 인터페이스와; 상기 제어부에서 출력되는 운용모드에 따라 인터페이스되는 위상 및 파워 값을 저장하는 제1메모리부와; 상기 제어부의 파일 변환 요구에 따라 제1메모리부에 저장된 근접 전계 데이터를 원거리 전계 데이터로 변환하는 데이터 변환부와; 및 상기 변환된 원거리 전계 데이터 파일을 지정되는 어드레스 번지에 저장하는 제2메모리부를 포함하는 위상배열안테나 측정 시스템.
  3. 삭제
  4. 위상배열안테나의 빔 조향 제어 데이터 및 근접 전계 측정을 위한 NFS의 측정 위치 및 각도를 설정하는 초기화 과정과;
    빔의 조향 및 근접 전계의 측정을 통해 BSU 및 통신 테스트를 실행하는 과정과;
    전체 배열소자에 대한 테스트를 실행하는 과정과;
    각 배열소자에 대한 빔 조향을 셋팅하는 안테나 튜닝으로 특성 분석 조건을 설정하는 과정과;
    상기 특성 분석 조건 설정에 따라 운용 시나리오를 통해 측정 대상 위상배열안테나에서 설정된 조건으로 빔을 조사시키고, NFS가 결정된 위치의 배열소자로부터 조사되는 빔의 근접 전계를 검출하며, 이를 네트워크 분석기를 이용한 위상 및 파워값의 추출 분석으로 해당 위상배열안테나에 대한 특성을 측정 저장하는 과정을 포함하는 위상배열안테나 측정 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 초기화 과정은 각 배열소자에 대한 빔 조사시간의 설정과 반복 동작 주 기에 대한 타이밍 데이터를 셋업, 초기 위상값에 따라 전체 배열소자에서 빔 조사를 위한 동작 데이터를 설정하는 위상배열안테나 측정 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 BSU 및 통신 테스트는 셋업된 빔 조향 주파수 데이터에 따라 X축 및 Y축에 대한 빔 조향 테스트를 배열소자의 위치 정보에 따라 전체 배열소자에 대하여 실행하며, 통신 에러가 발생되는 경우 이를 디버깅하는 위상배열안테나 측정 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 배열소자에 대한 테스트는 BSU 동작모드에서 배열소자를 동작시키는 리셋(Reset) 전류의 타이밍과 셋(Set) 전류의 타이밍 및 최대 변위시간을 테스트하는 위상배열안테나 측정 방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기의 안테나 튜닝은 자동 셋팅과 운용자에 의한 수동 셋팅으로 이루어지며, 자동 셋팅은 설정된 측정 시나리오에 따라 편집된 양자화 데이터로부터 각 배열소자에 대한 X축의 빔 조향각과 Y축의 빔 조향각 및 주파수를 설정하고, 수동 셋팅은 운용자 단말을 이용한 배열소자의 지정으로 X축 및 Y축의 빔 조향각과 주파수를 설정하는 위상배열안테나 측정 방법.
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