KR100613740B1

KR100613740B1 - 페이즈드 어레이 안테나 교정 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100613740B1
Application number: KR1020007010215A
Authority: KR
Inventors: 시키나토마스브이.; 베디지안오스카제이.
Original assignee: 레이데온 컴퍼니
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2006-08-23
Also published as: EP1145367A2; KR20010041911A; EP1145367A3; TW412885B; WO1999052173A2; WO1999052173A9; JP2002520891A; CA2324276A1; WO1999052173A3; JP4297611B2; CA2324276C; AU5078699A; US6208287B1

Abstract

빔형성 네트워크를 가지는 페이즈드 어레이 안테나에서 내장 교정 및 오류 검출을 위한 장치 및 방법이 개시된다. 빔형성 네트워크는 복수의 어레이 포트 및 복수의 빔 포트 또는 스페이즈 페드 시스템을 포함한다. 복수의 안테나 소자 및 복수의 송신/수신 모듈이 포함된다. 각 모듈은 안테나 소자 중 대응되는 하나의 소자와 어레이 포트 중 대응되는 하나의 포트 사이에 접속된다. 교정 시스템은 RF 입력 포트; RF 검출기 포트; RF 검출기 포트에 접속되는 RF 검출기; 및 안테나 소자 포트를 구비하도록 제공된다. 스위치부는 각 안테나 소자를 빔 형성/스페이스-페드 네트워크 및 그것에 접속되는 송신/수신 모듈 중 하나를 통해 (a) 수신 교정 모드 동안에 검출기 포트; 또는 (b) 송신 교정 모드 동안에 RF 입력 포트 중 어느 하나로 선택적으로 차례로 접속하도록 포함된다. 스위치부는 안테나 소자 중 특정된 하나의 소자, 즉 교정 안테나 소자를 (a) 빈형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통해 수신 교정 모드 동안에 교정 시스템의 RF 시험 입력; 또는 (b) 빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통해 송신 교정 모드 동안에 검출기 포트 중 어느 하나로 선택적으로 접속하는 스위치를 포함한다. 하나의 실시예로, 교정 안테나 소자는 안테나 소자 어레이의 주변 영역에 배치된다. 다른 실시예로, 안테나 소자 어레이는 클러스터 내에 배열되며, 각 클러스터는 교정 안테나 소자를 가진다.

페이즈드 어레이 안테나, 안테나 교정 시스템, 안테나 시스템, 위상 시스템, 교정 방법

Description

페이즈드 어레이 안테나 교정 시스템 및 방법 {PHASED ARRAY ANTENNA CALIBRATION SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 페이즈드 어레이 안테나(phased array antenna)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 페이즈드 어레이 안테나를 교정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래 기술로부터 알 수 있듯이, 페이즈드 어레이 안테나는 복수의 무선 주파수 에너지 빔이 평행하게 서로 다른 방향으로 진행하도록 하는 안테나 소자의 어레이를 포함한다. 이들 페이즈드 어레이 소자는 통합 페드(corporate fed) 또는 스페이스 페드(space fed)일 수 있다. 어느 경우에나, 안테나 소자 어레이를 통한 상대 진폭 및 위상 변이는 안테나 빔을 규정짓는다. 이러한 상대 진폭 및 위상 상태는 대응 안테나 소자에 접속되는 제어 가능한 감쇠기 및 위상 천이기(phase shifter)에 의해 생성되거나 또는 복수의 빔 포트－여기서 빔 포트는 각각 하나의 빔에 대응됨－와 복수의 안테나 소자 사이에 배치되는 빔형성 네트워크에 의해 생성될 수 있다.

이러한 빔형성 네트워크 페이즈드 어레이 안테나 시스템에서, 빔형성 네트워크는 복수의 어레이 포트를 구비하고, 각 포트는 송신/수신 모듈을 통해 안테나 소자 중 하나에 대응되도록 접속된다.

송신/수신 모듈은 각각 전자적으로 제어 가능한 감쇠기 및 위상 천이기를 포함한다. 공장 또는 시험 시설에서 수신 교정 모드 동안에, 무선 주파수(RF) 에너지 소스는 페이즈드 어레이 안테나 소자 근처에 배치된다. 송신/수신 모듈은 차례로 활성화된다. 각 송신/수신 모듈이 수신 모드로 설정되어 활성화되는 경우, 그 송신/수신 모듈에 접속된 안테나 소자에 의해 수신되는 에너지는 활성화된 송신/수신 모듈 및 빔형성 네트워크를 통해 송신된다. 하나의 빔 포트의 에너지는 순차적으로 활성화되는 동안에 검출된다. 어레이의 각 소자에 대해 검출된 에너지는 차례로 기록된다. 상기 프로세스는 각 빔 포트에 대해 서로 반복된다. 각 안테나 소자에 있어서, 각 빔 포트와 연관되는 검출 에너지에 대한 최소 평균 제곱 평균(least mean square average)이 산출된다. 따라서, 각 안테나 소자는 진폭 및 위상 벡터와 연관된다. 이들 측정되어 후에 산출되는(measured/post-calculated) 벡터는 미리 계산된 설계 벡터와 비교된다. 안테나가 적절하게(즉, 그 설계에 따라서) 동작되는 경우, 측정되어 후에 산출되는 벡터는 미리 산출된 벡터와 최소의 오차값만으로 일치해야 한다. 이러한 측정되어 후에 산출되는 벡터와 미리 산출된 벡터 사이의 차는 적절한 보정 조절을 제공하기 위해 모듈 내의 제어가능한 감쇠기 및/또는 위상 천이기로 제어 신호를 제공하는데 사용된다. 교정은 공장 또는 시험 시설에서 송신 교정 모드 동안 이와 같이 상호간의 방식으로 수행된다.

따라서, 송신 또는 수신 교정 모드 어느 경우에나, 상대 위상 또는 진폭에서의 오차가 검출되고, 그 모듈 내의 제어가능한 감쇠기 및/또는 위상 천이기가 적절하게 조절된다. 이러한 기술이 공장 또는 시험 시설 환경에서 바람직하지만, 별개 의 외부 송신 및 수신 안테나를 사용하는 경우에는 비현실적이고, 또한 동작 환경에서의 비용이 많이든다. 예를 들어, 안테나가 필드에 배치되는 경우, 광범위하게 사용된 후에 그 안테나를 재교정해야할 필요가 종종 있다. 이러한 환경의 예는 안테나가 위성 내에서, 고정 날개, 회전 날개, 및 매어있는 날개를 포함하는 항공기 상에서, 및 지표면 상에서 사용되는 경우와 같이 외부 공간을 포함할 수 있지만, 이것에만 한정되는 것은 아니다.

Herbert M. Aumann, Alan J. Fenn, 및 Frank G. Willwerth의 "Phased Array Antenna Calibration and Pattern Predication Using Mutual Coupling Measurements" 명칭의 논문(IEEE Transaction on Antennas and Propagation, Vol. 37, July 1989, pages 844-850)에는 2개의 독립된 빔형성기(통합 피드)를 통해 인접한 모든 방사 소자 쌍은 송신 및 수신함으로써 어레이 내의 고유 상호 접속을 이용하는 교정 및 방사 패턴 측정 기술에 대한 수학적 전개 및 증명이 개시되어 있다. 이 기술은 내부 교정 소스를 사용한다.

본 발명의 한가지 특징에 따르면, 페이즈드 어레이 안테나를 시험하는 장치 및 방법이 제공된다. 그 안테나는 복수의 안테나 소자 및 복수의 송신/수신 모듈을 포함한다. 송신/수신 모듈은 각각 안테나 소자 중 하나에 대응되도록 접속된다. 그 장치는 교정 시스템을 포함한다. 이 교정 시스템은 RF 입력 포트; RF 검출기 포트; RF 검출기 포트에 접속되는 RF 검출기; 및 RF 입력 포트에 접속되는 RF 소스를 가진다. 스위치부는 안테나 소자와 (a)수신 교정 모드 동안에 RF 검출기 포트; 또는 (b)송신 교정 모드 동안에 RF 입력 포트 중 어느 하나로 선택적으로 접속되는 송신/수신 모듈을 차례로 접속시키기 위해 포함된다. 복수의 안테나 소자(즉, 교정 안테나 소자) 중 하나 이상(즉, 특정된 집합)은 또한 스위치부에 접속된다. 스위치부는 각 교정 안테나 소자를 (a)수신 교정 모드 동안에 RF 입력 포트; 또는 (b)송신 교정 모드 동안에 RF 검출기 포트 중 어느 하나로 선택적으로 접속한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 빔형성 네트워크를 가지는 페이즈드 어레이 안테나를 시험하는 장치 및 방법이 제공된다. 그 빔형성 네트워크는 복수의 어레이 포트 및 복수의 빔 포트를 포함한다. 복수의 안테나 소자 및 복수의 송신/수신 모듈이 포함된다. 각 모듈은 안테나 소자 중 대응되는 하나와 어레이 포트 중 대응되는 하나 사이에 접속된다. 교정 시스템은 RF 입력 포트; RF 검출기 포트; RF 검출기 포트에 접속되는 RF 검출기; 및 RF 입력 포트에 접속되는 RF 소스를 가진다. 스위치부는 빔형성 네트워크를 통한 각 안테나 소자와 (a)수신 교정 모드 동안에 RF 검출기 포트; 또는 (b)송신 교정 모드 동안에 RF 입력 포트 중 어느 하나로 선택적으로 접속되는 송신/수신 모듈 중 하나를 차례로 접속시키기 위해 포함된다. 스위치부는 안테나 소자 중 특정된 하나(즉, 교정 안테나 소자)를 (a)빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통하는 수신 교정 모드 중 RF 입력 포트; 또는 (b)빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통하는 송신 교정 모드 중 RF 검출기 포트 중 어느 하나로 선택적으로 접속하는 스위치를 포함한다. 이러한 장치를 사용함으로써 빔형성 네트워크를 통한 교정안테나 소자로의 바람직하지 않은 접속이 제거된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 안테나 소자의 어레이는 클러스터(cluster) 내에 배열되며, 각 클러스터는 특정된 안테나 소자(즉, 교정 안테나 소자)를 가진다. 이러한 배열을 사용함으로써, 각 클러스터는 자신 내에 있는 교정 안테나 소자와 함께 교정되고, 따라서 각 클러스터의 교정 동안에 상기 클러스터 내에 있는 안테나 소자 사이에 다이내믹 레인지(dynamic range)의 편차가 비교적 적어진다.

본 발명 자체는 물론, 본 발명의 다른 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하는 경우 보다 명백해 질 것이다.

도 1a 및 도 1b(이하, 도 1이라고 한다)는 본 발명에 따른 페이즈드 어레이 안테나 시스템 및 그에 따른 교정 시스템의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 페이즈드 어레이 안테나 시스템의 어퍼쳐(aperture)의 전면도이다.

도 3a 및 도 3b(이하, 도 3이라고 한다)는 수신 교정 모드에서 도시된 도 1의 페이즈드 어레이 안테나 시스템 및 그에 따른 교정 시스템의 블록도이다.

도 4a 및 도 4b(이하, 도 4라고 한다)는 송신 교정 모드에서 도시된 도 1의 페이즈드 어레이 안테나 시스템 및 그에 따른 교정 시스템의 블록도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 페이즈드 어레이 안테나 시스템의 어퍼쳐의 전면도이다.

이하 도 1을 참조하면, 페이즈드 어레이 안테나 시스템(10)은 복수개의, 여기에서는 106개인 어레이 포트(14₁-14₁₀₆) 및 복수개의, 여기에서는 m개인 빔 포트(15₁-15_m)를 가지는 빔형성 네트워크(12)를 포함한다. 각 빔 포트(15₁-15 _m)는, 도시된 바와 같이, 복수의 송신/수신 증폭부부(16₁-16_m) 중 대응되는 하나의 증폭부 및 복수의 방향성 결합기(19₁-19_m) 중 대응되는 하나의 방향성 결합기 각각을 통하여 복수의 안테나 포트(17₁-17_m) 중 하나에 대응되도록 접속된다. 각 방향성 결합기(19₁-19_m)는, 도시된 바와 같이, 정합 부하(21)에서 종단된 하나의 포트를 가진다. 각 증폭부부(16₁-16_m)는, 도시된 바와 같이, 복수의 라인(a₁-a_m) 중 대응되는 하나의 라인 상의 제어 신호에 응답하여 "온(on)"(즉, 활성화된 상태) 또는 "오프(off)"로 개별적으로 게이트 역할을 할 수 있다. 또한, 복수의 증폭부부(15₁-15_m)는 라인(b) 상의 제어 신호에 응답하여 선택적으로 수신 상태 또는 송신 상태 중 어느 하나의 상태로 설정될 수 있다. (이러한 작업은 도시되지는 않았지만 각 증폭부부(16₁-16_m) 내에 포함되는 송신/수신(T/R) 스위치에 의해 실행된다.)

복수개의, 여기에서는 106개인 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)는, 도시된 바와 같이, 각각 복수의 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆) 중 대응되는 하나의 송신/수신 모듈을 통하 여 복수의 어레이 포트(14₁-14₁₀₆) 중 대응하는 하나에 접속된다. 복수의 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆)은 각각 동일한 구조를 가지며, 도시된 바와 같이 전자적으로 제어가 가능한 감쇠기(22)와 위상 천이기(24)가 직렬로 연결되어 있다. 감쇠기(22) 및 위상 천이기(24)는 송신 경로 내의 일련의 송신 증폭부(30) 및 수신 경로 내에서 일련의 수신 증폭부(32)를 통해 송신/수신(T/R) 스위치(25)에 연결된다. 각 T/R 스위치는 (상기 설명된 바와 같이, 증폭부부(16₁-16_m)로도 공급되는) 라인(b) 상의 제어 신호에 의해 제어된다. 각 증폭부(30, 32)는, 도시된 바와 같이 라인(c₁-c₁₀₆) 중 대응하는 하나의 라인 상의 제어 신호에 의해 "온"(즉, 활성화된 상태) 또는 "오프"로 게이트된다. 증폭부(30, 32)는, 도시된 바와 같이 서큘레이터(circulator; 34)에 접속된다. 각 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆) 내에 있는 서큘레이터(34)는, 도시된 바와 같이 안테나 소자(18₁-18₁₀₆) 중 대응되는 하나에 접속된다.

보다 구체적으로, 어레이 안테나(10)의 방사면이 도 2에 도시된다. 여기에서, 어레이 안테나는 106개의 안테나 소자(18₁-18₁₀₆), 예를 들어 001 내지 106으로 도시된 안테나 소자를 포함한다. 이들 안테나 소자(18₁-18₁₀₆) 중 4개, 여기에서는 001, 009, 097 및 106으로 도시된 안테나 소자는 이하에서 설명될 이유로 어레이 면의 주변부의 특정 위치에 있다. 도 2에서 예로 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)가 8개의 스태거형 컬럼(COL1-COL8)으로 이루어진다.

도 1을 다시 참조하면, 각 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)는, 예를 들면 원형 편파형 안테나 소자로 구성된다. 따라서, 각 안테나 소자는 우선 원형 편파(right-hand circular polarized:RHCP) 피드(feed) 및 좌선 원형 편파(left-hand circular polarized:LHCP) 피드를 가진다. 여기에서, 우선 원형 편파 피드는 각각, 도시된 바와 같이 서큘레이터(34) 중 대응되는 하나에 접속된다. 안테나 소자(18₁-18₁₀₆) 중 특정된 4개의 안테나 소자, 여기에서는 001, 009, 097 및 106으로 도시된 안테나 소자를 제외한 모든 안테나 소자의 좌선 원형 편파(LHCP) 피드는, 도시된 바와 같이 정합 부하 임피던스(40)에서 종단된다. 이들 안테나 소자(18₁-18₁₀₆) 중 특정된 4개의 안테나 소자는 교정 안테나 소자이고, 안테나 어퍼쳐(41)를 통해 복수의 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)에 상호 접속된다. 교정 소자(18₁-18₁₀₆)는 교정 오차를 최소화하고, 또한 "정상" 모드에서 안테나 동작을 최대화하기 위해 (도시된 바와 같이) 에지 또는 클러스터 배열 중 어느 하나로 배열될 수 있다. 에지 접속 구성의 경우, 교정 소자는 안테나 어퍼쳐의 외부 에지를 차지하지만, 클러스터 배열의 경우, 어퍼쳐는 중심에 교정 소자가 위치하는 별개의 영역 또는 클러스터로 부분 분할된다. 교정 소자(18₁-18₁₀₆)는 (도시된 바와 같이) 방향성 결합기의 직각으로 원형 편파된 포트, 또는 교정 소자 포트로써 전용 소자를 사용할 수 있다. 전용 소자는 교정 소자로써만 사용되고, 교정 컴포넌트에 연결되지만 "정상" 컴포넌트 체인(chain)에는 접속되지 않기 때문에 "정상" 모드에서는 사용되지 않는다. 에지 배열에서 직각으로 원형 편파된 포트로써 사용되는 경우, 교정 안테나 소자(18₁-18₁₀₆) 중 특정된 4개의 소자, 여기에서는 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)(즉, 001, 009, 097 및 106으로 도시되는 소자)의 좌선 원형 편파(LHCP) 피드는, 도시된 바와 같이 교정 시스템(42)에 접속된다.

보다 구체적으로, 교정 시스템(42)은 RF 입력 포트(44); 빔형성 네트워크 포트(45); RF 검출기 포트(46); RF 검출기 포트(46)에 접속되는 RF 검출기(48); 및 안테나 소자 포트(50)를 가지는 스위치(43)를 포함한다. 스위치부(52)가 제공된다. 스위치부(52)는 복수의 스위치(54₁-54_m)를 구비하며, 이 복수의 스위치(54₁-54_m)는 각각, 도시된 바와 같이 방향성 결합기(19₁-19_m) 중 대응되는 하나의 포트(P)에 접속되는 제1 단자(55₁-55_m)를 가진다. 각 스위치(54₁-54_m)는, 도시된 바와 같이 "정상 모드"/"교정 모드" 라인(N/C) 상의 제어 신호에 선택적으로 응답하여, 도시된 바와 같이 제1 단자(55₁-55_m)를 제2 단자(58₁-58_m) 또는 제3 단자(60₁-60_m) 중 어느 하나에 접속하도록 되어 있다. 제2 단자(58₁-58_m)는, 도시된 바와 같이 각각 정합 부하(62₁-62_m)에 접속되고, 제3 단자(60₁-60_m)는, 도시된 바와 같이 각각 선택기 스위치(64)에 접속된다. 스위치(52, 64)의 동작은 다음에 보다 상세하게 기술될 것이다. 그러나, 여기에서 간략하게 소개하면, 정상 동작 모드의 경우, 컴퓨터(66)가 라인(N/C) 상에 제어 신호를 생성함으로써 스위치(54₁-54_m)가 단자(55₁-55_m)를 정합 부하(62₁-62_m)에 접속시킬 수 있다. 한편, 교정 모드의 경우, 컴퓨터(66)가 라인(N/C) 상에 제어 신호를 생성함으로써 스위치(54₁-54_m)가 단자(55₁-55_m)를 단자(60₁-60_m), 즉 선택기 스위치(64)의 입력에 접속시킬 수 있다. (교정 모드 동안에, 안테나 포트(17₁-17_m)는, 도시된 바와 같이 스위치(65₁-65 _m)를 통해 정합 부하(67₁-67_m)에 접속되고, 이와는 달리 정상 모드의 경우, 스위치(65₁-65_m)는, 도시된 바와 같이 안테나 포트(17₁-17_m)를 포트(17'₁-17' _m)에 접속시킨다는 점에 유의해야 한다.)

교정 모드의 경우, 컴퓨터(66)가 버스(68) 상에 제어 신호를 생성함으로써, 빔형성 네트워크 포트(45)가 스위치(64)를 통해 단자(60₁-60_m)에 차례로 접속된다. 여기에서, 단자(60₁-60_m)는 각각 스위치(64)의 동작으로 인해 소정 주기(T) 동안 빔형성 네트워크 포트(45)에 접속된다.

다음에 기술되는 이유로 인해, 단자(60₁-60_m)가 빔형성 네트워크 포트(45)에 차례로 접속되는 경우, 컴퓨터(66)가 라인(a₁-a_m) 상에 제어 신호를 생성하여 송신/수신 증폭부부(16₁-16_m) 중 대응되는 증폭부부를 차례로 활성화시킨다는 점에 또한 유의해야 한다. 따라서, 단자(60₁-60_m)가 포트(45)에 차례로 접속되는 경우, 모듈(16₁-16_m)이 상기 접속에 동기되어 차례로 활성화된다. 그 결과, 포트(45)는 m개의 시간 주기(T) 동안 빔 포트(15₁-15_m)에 차례로 전기적으로 접속된다.

교정 모드 동안에, 컴퓨터(66)가 라인(c₁-c₁₀₆) 상에 신호를 생성하여 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆)을 각 소정 주기(T) 동안 차례로 활성화시킨다는 점에 또한 유의해야 한다. 따라서, 예를 들어, 포트(45)가 소정 주기(T) 동안 빔 포트(15₁)에 접속되는 경우, 모듈(20₁-20₁₀₆)이 소정 주기(T/106 또는 그 이하) 동안 차례로 활성화된다. 따라서, 각 m개의 시간 주기(T) 동안에, 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)는 어레이 포트(14₁-14₁₀₆)에 차례로 전기적으로 접속된다.

상기한 바와 같이, 각 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)는 한 쌍의 피드; RHCP 및 LHCP 피드를 가진다. 상기한 바와 같이, 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)를 제외한 각 LHCP 피드는, 도시된 바와 같이 정합 부하(40)에서 종단된다. 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)의 LHCP 피드는, 도시된 바와 같이 스위칭 네트워크(72)를 통해 선택기 스위치(70)에 접속된다. 보다 구체적으로, 스위칭 네트워크(72)는, 도시된 바와 같이 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)의 LHCP에 접속되는 제1 단자(73a-73d); 도시된 바와 같이 정합 부하(74a-74d)에 접속되는 제2 단자; 및 도시된 바와 같이 선택기 스위치(70)에 접속되는 제3 단자를 가지는 스위치(72a-72d)를 포함한 다. 정상 모드 동안에, 스위치(72a-72d)는 라인(N/C) 상의 신호에 응답하여 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)의 LHCP 피드를 정합 부하(74a-74d)에서 각각 종단시킨다. 교정 모드 동안에, 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)의 LHCP 피드는, 도시된 바와 같이 선택기 스위치(70)에 접속된다. 선택기 스위치(70)의 기능은 다음에 보다 상세하게 기술될 것이다. 그러나 여기에서 간략하게 소개하면, 4개의 특정된 교정 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)는 리던던시(redundancy)용으로 사용된다. 즉, 교정은 4개의 특정된 교정 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆) 중 하나만을 사용하여 실행될 수 있다; 그러나 하나를 사용한 교정이 실해한 경우, 다른 3개의 중 임의의 소자가 사용될 수 있다. 4개의 특정된 교정 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆) 중 사용될 하나의 안테나 소자는 컴퓨터(66)에 의해 버스(76) 상에 생성되는 제어 신호에 의해 선택된다.

교정은 송신 모드 및 수신 모드 둘 다에서 실행된다는 점에 유의해야 한다. 수신 교정 모드 동안에, 소스(78)로부터의 RF 에너지는 4개의 특정된 교정 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆) 중 하나에 공급된다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, RF 소스(78)는 스위치(43)의 포트(44, 50)를 통해 접속되고, 스위치(76)는 교정 안테나 소자 중 하나, 여기에서 예를 들면 소자(18₁)를 선택한다. 수신 교정 모드에서, 스위치(43)가, 도시된 바와 같이 포트(50)에 전기적으로 접속되는 포트(44) 및 포트(46)에 전기적으로 접속되는 포트(45)를 구비하도록 구성된다는 점에 유의해야 한다. 송신 교정 모드에서, 도 4에 도시된 바와 같이 스위치(43)는 포트(45)에 전기 접속되는 (RF 소스(78)에 전기 접속되는) 포트(44) 및 포트(50)에 전기적으로 접속되는 포트(46)을 구비하도록 구성된다.

따라서, 교정 모드 동안에, 교정 시스템(42)은 각 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)를 빔형성 네트워크(12) 및 이 빔형성 네트워크(12)에 접속되는 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆) 중 하나를 통해 (a)도 3에 도시된 바와 같이, 수신 교정 모드 동안에 검출기 포트(46), 또는 (b) 송신 교정 모드(도 4) 동안에 포트(44) 중 어느 하나로 선택적으로 차례로 접속시킨다. 스위치부(42)는 각 시험 모드 동안에 도 1에서 001, 009, 097, 및 106으로 도시되는 4개의 특정된 교정 안테나 소자 중 하나의 좌선 원형 편파(LHCP) 피드를 (a)도 3에 도시된 바와 같이 수신 교정 모드 동안에 포트(44); 또는 (b)도 4에 도시된 바와 같이 송신 교정 모드 동안에 검출기 포트(46) 중 어느 하나로 빔형성 네트워크(12)로부터 분리된 경로(80)를 통해 선택적으로 접속하는 선택기 스위치(70)를 포함한다.

4개의 특정된 교정 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)가 안테나 소자 어레이의 주변 영역에 배치될 수 있다는 점에 유의해야 한다(도 2). 이러한 배열을 사용하는 경우, RF 검출기에 접속된 RF 신호의 다이내믹 레인지는 안테나의 동작 모드시 최소화된다.

이하 공장 또는 시험 시설에서 수신 교정 모드 중의 페이즈드 어레이 안테나(10)의 교정에 대해 설명한다. 여기에서, RF 소스(78)는 도시되지는 않지만 정합 부하에서 종단된 포트(44)로부터 분리된다. 스위치(54₁-54_m), 스위치(72_a-72_d) 및 스위치(65₁-65_m)는 정상 모드에 있기 때문에, (1)방향성 결합기(19₁-19 _m)의 포트(P)를 정합 부하(62₁-62_m)에서 각각 종단시킬 수 있고; (2)안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)의 LHCP 피드를 정합 부하(74a-74d)에서 각각 종단시킬 수 있으며; 안테나 포트(17₁-17_m)를 포트(17'₁-17'_m)에 전기적으로 접속시킬 수 있다. 도시되지는 않았지만, 무선 주파수(RF)의 소스는 페이즈드 어레이 어퍼쳐(41)의 근처에 놓여진다. 송신/수신 증폭부부(16₁-16_m) 중 하나, 예를 들어 증폭부부(16₁)가 활성화되어 수신 모드로 설정된다. 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆)은 수신 모드로 설정된 후 차례로 활성화된다. 각 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆)이 수신 모드로 설정되어 활성화되는 경우, 그 모듈에 접속되는 안테나 소자에 의해 수신되는 에너지는 활성화된 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆) 및 빔형성 네트워크(12)를 통해 전달된다. 포트(17'₁-17'_m) 중 하나, 본 실시예에서 포트(17'₁)에서의 에너지는 도시되지는 않았지만 포트(17'₁)에 접속되는 검출기에 의해 차례로 활성화되는 동안에 검출된다. 포트(17'₁)에서 검출되는 에너지의 진폭 및 위상이 기록된다. 상기 프로세스가 다른 포트(17'₂-17'_m) 각각에 대해 반복된다. 각 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)에 있어서, 각 m개의 포트(17'₁-17'_m)와 연관되는 검출 에너지에 대해 최소 평균 제곱(LMS) 평균이 산출된다. 따라서, 최소 평균 제곱 평균 산출 후에, 각 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)는 진폭 및 위상 벡터와 연관된다. 106개의 측정되어 후에 산출되는 수신 벡터는 각각 106개의 미리 산출된 설계 수신 벡터 중 대응되는 하나의 벡터와 비교된다. 안테나가 (즉, 그 설계에 따라) 적절하게 동작되는 경우, 측정되어 후에 산출되는 수신 벡터는 적은 오차 내에서 미리 산출된 수신 벡터와 일치하여야 한다. 106개의 안테나 소자 각각에 대해 측정되어 후에 산출되는 수신 벡터와 미리 산출된 수신 벡터 사이의 차는 안테나의 수신 모드 동안에 바람직한 보정 조절을 제공하기 위해 안테나 소자(18₁-18₁₀₆) 중 하나에 접속되는 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆) 내의 제어 가능한 감쇠기(22) 및/또는 위상 천이기(24)로 제어 신호를 제공하는데 사용된다. 보정 조절이 행해진 후에, 안테나 시스템(10)은 수신 모드에 대해 교정된다.

교정은 공장 또는 시험 시설에서 송신 교정 모드 동안에 이와 같은 상호적인 방식으로 수행된다. 즉, 도시되지는 않았지만 수신 안테나는 페이즈드 어레이 안테나 소자의 근처에 배치된다. 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆)은 포트(17'₁-17'_m) 중 하나, 예를 들어 포트(17'₁)로 공급되는, 도시되지는 않았지만 RF 소스와 함께 차례로 활성화된다. 각 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆)이 송신 모드로 설정되어 활성화되는 경우, 에너지는 그 모듈에 접속되는 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)에 의해 송신되고, 도시되지는 않았지만 수신 안테나에 의해 수신된다. 수신 안테나에 의해 수신되는 에너지는, 도시되지는 않았지만 차례로 활성화되는 동안에 검출된다. 검출되는 에너지의 진폭 및 위상이 기록되고, 106개의 송신 벡터는 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)에 대해 하나씩 산출된다. 상기 프로세스가 다른 포트(17'₂-17'_m) 각각에 순차적으로 접속되는 RF에 대해서도 반복된다. 따라서, m 포트가 모두 사용된 후에, 각 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)는 m개의 송신 벡터 집합과 연관된다. 각 집합에서 m개의 송신 벡터는 측정되어 후에 산출되는 송신 벡터를 생성하기 위해 각 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)에 대해 최소 평균 제곱 평균을 산출한다. 이들 측정되어 후에 산출되는 송신 벡터는 미리 산출된 설계 송신 벡터와 비교된다. 안테나가 (즉, 그 설계에 따라) 적절하게 동작되는 경우, 측정되어 후에 산출되는 송신 벡터는 적은 오차 내에서 미리 산출된 송신 벡터와 일치하여야 한다. 106개의 안테나 소자 각각에 대해 측정되어 후에 산출되는 송신 벡터와 미리 산출된 송신 벡터 사이의 차는 안테나의 송신 모드 동안에 바람직한 보정 조절을 제공하기 위해 안테나 소자(18₁-18₁₀₆) 중 하나에 접속되는 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆) 내의 제어 가능한 감쇠기(22) 및/또는 위상 천이기(24)로 제어 신호를 제공하는데 사용된다. 보정 조절이 행해진 후에, 안테나 시스템(10)은 송신 모드에 대해 교정된다.

일단 감쇠기 및/또는 위상 천이기가 송신 및 수신 모드 양쪽 모드에 대해 보정되고, 공장 또는 시험 시설 내에 아직 페이즈드 어레이 시스템이 있는 경우, 경우에 따라서(즉, 바로 위에서 기술된 교정 과정 바로 다음에) 교정 시스템(42)은 각 복수의 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)와 4개의 특정된 교정 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆) 중 하나 사이의 결합 계수를 결정하기 위해 도 1, 도 3 도 4를 참조하여 상기한 바와 같이 안테나 시스템에 접속된다. 따라서, 도 3과 관련하여 기술된 수신 교정 모드 동안에, RF 소스(78)는 스위치(43)의 포트(44, 50)를 통해 접속되고, 스위치(70)는 교정 안테나 소자 중 하나, 여기에서 예를 들면 소자(18₁)를 선택한다. 수신 교정 모드에서, 스위치(43)는, 도시된 바와 같이 포트(50)에 전기적으로 접속되는 포트(44) 및 포트(46)에 전기 접속되는 포트(45)를 구비하도록 구성된다는 점에 유의해야 한다. 스위치(70)는 RF 소스(78)를 4개의 교정 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆) 중 하나, 예를 들면 안테나 소자(18₁)에 접속한다. 에너지는 안테나 소자(18₁)에 의해 송신되고, 안테나 어퍼쳐(41)에서의 상호 접속을 통해 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)에 접속된다. 동시에, 각 증폭부부(16₁-16_m)가 활성화되고, 스위칭부(64)는 전술한 바와 같이 소정 주기(T) 동안 각 빔 포트(15₁-15_m)를 포트(45)에 차례로 접속하도록 동작한다. m개의 소정 주기(T) 동안에, 모듈(20₁-20₁₀₆)은 차례로 활성화되고, 수신 모드로 설정되어 RF 검출기(48)가 106개의 안테나 소자(18₁-18₁₀₆) 각각에 대해 진폭 및 위상 수신 벡터를 생성하도록 한다. 각 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)에 대해 연관된 m개의 위상 벡터는 각각 각 안테나 소자에 대해 수신 벡터를 생성하도록 최소 평균 제공 평균이 산출된다. 안테나(10)가 바로 교정되었기 때문에, 이들 "교정된" 수신 벡터는 앞으로 편차(deviation)가 측정될 수 있는 표준을 제공한다. 이들 "교정된" 수신 벡터는 컴퓨터(66) 내의 메모리에 저장된다. 이 프로세스는 다른 3개의 교정 안테나 소자(18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)에 대해 반복된다. 따라서, 이러한 수신 교정 모드의 끝 무렵에 컴퓨터(66) 내의 메모리는 4개의 "교정된" 수신 벡터를 저장한다. 이 때 한 집합은 4개의 교정 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆) 중 하나에 해당된다.

교정 시스템은 또한 도 4와 관련하여 상기 기술된 바와 같이 송신 교정 모드로 설정된다. RF 소스(78)는 포트(44, 45)를 통해 스위치(64)에 접속되고, 포트(50)는 스위치(70)에 접속된다. 스위치(70)는 교정 안테나 소자 중 하나, 예를 들면 소자(18₁)을 선택한다. 송신 교정 모드에서, 스위치(43)는, 도시된 바와 같이 포트(45)에 전기적으로 접속되는 포트(44) 및 포트(46)에 전기적으로 접속되는 포트(50)를 구비하도록 구성된다는 점에 유의해야 한다. 스위치(70)는 RF 검출기(48)를 4개의 교정 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆) 중 하나, 예를 들면 안테나 소자(18₁)에 접속한다. 동시에, 각 증폭부부(16₁-16_m)가 활성화되고, 스위칭부(64)는 전술한 바와 같이 소정 주기(T) 동안 각 빔 포트(15₁-15_m)를 RF 소스(78)에 차례로 접속하도록 동작한다. m개의 소정 주기(T) 동안에, 모듈(20₁-20₁₀₆)은 차례로 활성화되고 송신 모드로 설정되어 RF 검출기(48)가 106개의 안테나 소자(18₁-18₁₀₆) 각각에 대해 m개의 진폭 및 위상 송신 벡터를 생성하도록 한다. 각 안테나 소자(18₁-18₁₀₆)에 대해 연관된 m개의 위상 벡터는 각각 각 안테나 소자에 대해 송신 벡터를 생성하도록 최소 평균 제곱 평균이 산출된다. 안테나(10)가 바로 교정되었기 때문에, 이들 "교정된" 송신 벡터는 앞으로 편차(deviation)가 측정될 수 있는 표준을 제공한다. 이들 "교정된" 송신 벡터는 컴퓨터(66) 내의 메모리에 저장된다. 이 프로세스는 다른 3개의 교정 안테나 소자(18₉, 18₉₇, 18₁₀₆)에 대해 반복된다. 따라서, 이러한 송신 교정 모드의 끝 무렵에 컴퓨터(66) 내의 메모리는 4개의 "교정된" 송신 벡터를 저장한다. 이 때 한 집합은 4개의 교정 안테나 소자(18₁, 18₉, 18₉₇, 18₁₀₆) 중 하나에 해당된다.

안테나 시스템(10)이 재교정이 요구되는 장소에서 충분한 주기동안 동작된 후에, 교정 시스템(42)이 "측정된" 송신 및 수신 벡터 집합을 생성하는데 사용된다. 이들 새로이 생성된 "측정된" 송신 및 수신 벡터는 컴퓨터(66)의 메모리에 저장되는 4개의 "교정된" 수신 벡터 집합 및 4개의 "송신" 벡터 집합을 생성하기 위해, 공장 또는 시험 시설에서 상기한 바와 동일한 방식으로 교정 시스템(42)을 사용하여 생성된다. 안테나 시스템이 교정 상태에 있는 경우, 컴퓨터(66)의 메모리 에 저장된 4개의 "교정된" 수신 벡터 집합 및 4개의 "송신" 벡터 집합은 작은 마진(margin) 내에서 새로이 생성된 4개의 "측정된" 수신 벡터 집합 및 4개의 "측정된" 송신 벡터 집합과 일치하여야 한다. 매트릭스에서 임의의 벡터의 상당한 차이는 적합한 송신/수신 모듈(20₁-20₁₀₆)의 적합한 감쇠기(22) 및/또는 위상 천이기(24)에 공급되는 이득 및/또는 위상 보정을 산출하는데 사용된다.

이하 도 5를 참조하면, 특정된 교정 안테나 소자를 다른 방식으로 배치하는 것이 도시된다. 보다 구체적으로, 여기에서는 106개의 안테나 소자가 10개의 클러스터 내에 배열된다. 어레이는 10개의 특정된 교정 안테나 소자, 즉 도 2와 관련하여 기술된 특정의 교정 안테나 소자로써 사용되는 011, 017, 028, 034, 037, 052, 071, 089, 092, 및 095로 도시되는 소자를 가진다. 보다 구체적으로, 여기에서는 안테나 소자 어레이(18₁-18₁₀₆)가 도시된 바와 같이 복수, 여기에서는 10개의 클러스터(80₁-80₁₀) 내에 배열된다. 각 클러스터(80₁-80₁₀)는, 도시된 바와 같이 10개의 교정 안테나 소자, 여기에서는 안테나 소자(18₁₁, 18₂₈, 18₁₇, 18 ₃₄, 18₅₂, 18₉₅, 18₉₂, 18₈₉, 18₇₁, 18₃₇) 중 특정된 하나의 안테나 소자를 가진다. 따라서, 여기에서 도 1의 스위치(70)는 10개의 교정 안테나 소자(18₁₁, 18₂₈, 18₁₇, 18₃₄, 18₅₂, 18₉₅, 18₉₂, 18₈₉, 18₇₁, 18₃₇) 중 대응되는 하나의 안테나 소자에 접속하기 위한 10개의 입력을 가진다. 각 교정 안테나 소자에 있어서, "교정된" 송신 벡터 집합은 클러스터 내에 있는 안테나 소자 각각에 대해 생성되고, "교정된" 수신 벡터 집합은 클러 스터 내에 있는 안테나 소자 각각에 대해 생성된다. "교정된" 벡터는 다음의 교정을 위한 표준을 제공하도록 컴퓨터(66)의 메모리에 저장된다. 필드에서의 교정이 도 3 및 도 4와 관련하여 상기 기술된 방식으로 실행되는 경우, 비록 10개의 교정 안테나 소자(18₁₁, 18₂₈, 18₁₇, 18₃₄, 18₅₂, 18 ₉₅, 18₉₂, 18₈₉, 18₇₁, 18₃₇) 뿐이라도, "측정된" 송신 벡터 집합은 클러스터 내의 안테나 소자 각각에 대해 생성되고, 또한 "측정된" 수신 벡터 집합은 클러스터 내의 안테나 소자 각각에 대해 생성된다. 차이값은 도 3 및 도 4와 관련하여 상기 기술된 바와 같이 감쇠기(22) 및 위상 천이기(24)로 보정 신호를 제공하는데 사용된다. 이러한 배열을 사용함으로써, 각 클러스터는 그 클러스터 내에 있는 교정 안테나 소자와 함께 교정되고, 따라서 각 클러스터의 교정 동안에 상기 클러스터 내에 있는 안테나 소자 사이에 다이내믹 레인지의 편차가 비교적 적어질 수 있다.

이상에서 설명한 실시예와 다른 실시예들이 또한 첨부되는 특허청구범위의 사상 내에 있다. 예를 들면, 원형 안테나 소자에 대해 기술하였지만, 원형 및 선형 양쪽의 편파 안테나 소자 어퍼쳐가 사용될 수 있다. 2중 또는 단일 선형 편파 포트(예를 들어, 2중 선형의 경우에서는 수직 및 수평 편파, 및 단일 선형 편파의 경우에서는 수직 또는 수평 편파 중 어느 하나) 중 어느 하나를 가지는 선형 편파 안테나를 사용하는 경우, 교정 안테나는 무방향성 결합기(non-directional coupler) 또는 메인 또는 가장 큰 접속 포트가 소자에 접속되는 전자기 매직 티(magic tee)에 접속되고, 송신/수신 모듈 및 접속 포트가 교정 컴포넌트 체인에 접속된다. 교정 및 "정상" 동작은 이러한 형태의 교정 소자에 대해 모두 사용가능하다.

또한, 교정 소자는 에지 또는 클러스터 형태, 또는 이들의 조합으로 배열될 수 있다. 이들 상이한 배열은 교정 오차를 최소화하고 "정상" 동작을 최대화하기 위해 선택된다. 예를 들어, 300개 이하의 소자를 가지는 소형 어퍼쳐 안테나에서 사용하기에 가장 효과적인 배열 형태는 에지 형태 배열이다. 반대로, 천개의 방사 소자를 포함하는 대형 안테나 어퍼쳐의 경우에는 클러스터 배열이 바람직하다.

또한, 교정 소자 포트는 필요한 경우 직각 원형 편파, 무방향성 결합기, 또는 전용 결합 포트 구성을 사용할 수 있다. 예를 들어, 안테나가 "정상" 모드에서 단일 원형 편파를 사용하는 경우, 직각 원형 편파가 교정 소자에서 효과적인 결합 메커니즘으로 사용된다. 우선 원형 편파(RHCP) 어퍼쳐에 있어서, 직각 원형 편파는 좌선 원형 편파(LHCP)이다. 이와는 달리, 무방향성 결합기가 교정 소자 포트를 제공하는 수단으로써, 교정 소자와 송신/수신 모듈 사이에 삽입될 수 있다. 또 다른 형태로, 소자 또는 소자의 포트 또는 포트들은 그 소자에 대한 "정상" 기능이 사용될 수 없도록 교정 기능에만 전용될 수 있다.

또한, 교정 시험 주파수 및 동작 주파수는 동일 집합 내에 있을 수 있거나 또는 다른 집합 내에 있을 수 있다. 예를 들면, 주어진 안테나의 동작 주파수가 주파수 f_low로부터 f_high까지 확장되는 경우, 교정 주파수 또는 주파수들은 동작 주파수 범위 내에서 단일 또는 다중 주파수일 수 있거나, 또는 상기 범위 밖의 주파수, 예를 들어 주파수 f₁ 또는 f₂일 수 있다.

또한, 상기 기술된 교정 프로세스는 내장된다. 이것은 안테나의 방사 필드 내에 추가 장치가 요구될 필요가 없거나 또는 사용되지 않는다는 것을 의미한다. 예를 들어, 외부 안테나, 발진기, 수신기, 안테나 시스템, 또는 이들의 균등물이 사용되지 않는다. 주 안테나 시스템을 교정하는데 사용되는 장치는 그 주 안테나 시스템에 내장된다. 내장된 교정 장치의 확장은 안테나 컴포넌트를 자동으로 시험하는 것이다. 내장 컴퓨터는 운영자가 있거나(명령상) 없거나 안테나의 동작 상태를 결정하는 교정 알고리즘을 자동으로 실행한다. 교정 장치는 자체 교정의 일부분으로써 오류 맵(failure map) 및 보정 동작 프로세스를 자동으로 생성할 수 있다. 이것은 교정 장치에 의해 결정된 교정 데이터가 안테나 시스템 내에서 컴포넌트 오류 및 결함을 판단하기 위해, 필요에 따라 추가 내장 시험(Built-In Test:BIT) 데이터와 함께 내장 컴퓨터에 의해 분석된다는 것을 의미한다. 이들 컴포넌트 오류는 1) 소자 송신/수신 모듈 내에 저장된 복합(진폭 및 위상) 보정을 증가시키는 동작, 또는 2) 모든 기능적인 송신/수신 모듈로 복합 보정을 인가하는 동작, 또는 3) 기능을 억제시킨 후, 컴포넌트 교체에 대해 운영자에게 오류를 통지하는 동작 등 3가지 가능한 동작이 실행되도록 오류 맵으로 저장된다.

본 발명에 따르면, 각 클러스터가 자신 내에 있는 교정 안테나 소자와 함께 교정됨으로써, 각 클러스터의 교정 동안에 상기 클러스터 내에 있는 안테나 소자 사이에 다이내믹 레인지의 편차가 비교적 적어지고, 또한 RF 검출기에 접속된 RF 신호의 다이내믹 레인지가 안테나의 동작 모드에 대해 최소화된다.

Claims

안테나 시스템에 있어서,

RF 입력 포트; RF 검출기 포트; 상기 RF 검출기 포트에 접속되는 RF 검출기; 및 안테나 소자 포트를 가지는 교정 시스템;

복수의 어레이 포트 및 복수의 빔 포트를 가지는 빔형성 네트워크;

복수의 안테나 소자;

상기 안테나 소자 중 대응되는 하나의 안테나 소자와 상기 어레이 포트 중 대응되는 하나의 어레이 포트 사이에 각각 접속되는 복수의 송신/수신 모듈; 및

상기 빔형성 네트워크 및 빔형성 네트워크에 접속되는 상기 송신/수신 모듈 중 하나를 통해 상기 각 안테나 소자를 (a) 수신 교정 모드 동안 상기 RF 검출기 포트; 또는, (b) 송신 교정 모드 동안 상기 RF 입력 포트 중 어느 하나를 선택하여 차례로 접속시키는 스위치부

를 포함하고,

상기 스위치부는 상기 안테나 소자 중 특정된 하나의 안테나 소자를 (a) 수신 교정 모드 동안 상기 빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통해 상기 교정 시스템의 RF 입력 포트; 또는, (b) 송신 교정 모드 동안 상기 빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통해 상기 RF 검출기 포트 중 어느 하나를 선택하여 접속시키는 스위치를 포함하는

안테나 시스템.
제1항에 있어서,

상기 복수의 안테나 소자 중 특정된 하나의 안테나 소자는 교정 안테나 소자이고 상기 복수의 안테나 소자의 주변 영역 근처에 배치되는 안테나 시스템.
제1항에 있어서,

상기 복수의 송신/수신 모듈에 대해 이득 및 위상 제어 신호를 생성하도록 하는 빔 조종 명령 신호에 응답하는 빔 조종 컴퓨터를 포함하고,

상기 빔 조종 명령이, 상기 빔 조종 컴퓨터 내에 저장되고 상기 RF 검출기에 의해 생성되는 신호에 응답하여 산출되는 이득 및 위상 교정 데이터에 의해 변경되는 안테나 시스템.
복수의 안테나 소자, 복수의 어레이 포트 및 복수의 빔 포트를 가지는 빔형성 네트워크; 및 상기 복수의 어레이 포트 중 대응되는 하나의 어레이 포트 및 상기 복수의 안테나 소자 중 대응되는 하나의 안테나 소자에 각각 접속되는 복수의 송신/수신 모듈을 포함하는 안테나 시스템을 교정하는 방법에 있어서,

RF 입력 포트; RF 검출기 포트; 상기 RF 검출기 포트에 접속되는 RF 검출기; 및 안테나 소자 포트를 가지는 교정 시스템을 제공하는 단계;

상기 빔형성 네트워크 및 빔형성 네트워크에 접속되는 상기 송신/수신 모듈 중 하나를 통해 상기 각 안테나 소자를 (a) 수신 교정 모드 동안 상기 RF 검출기 포트; 또는, (b) 송신 교정 모드 동안 상기 RF 입력 포트 중 어느 하나를 선택하여 차례로 접속시키는 단계; 및

상기 안테나 소자 중 특정된 하나의 안테나 소자를 (a) 수신 교정 모드 동안 상기 빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통해 상기 RF 입력 포트; 또는, (b) 송신 교정 모드 동안 상기 빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통해 상기 RF 검출기 포트 중 어느 하나를 선택하여 접속시키는 단계

를 포함하는 안테나 시스템 교정 방법.
제4항에 있어서,

상기 복수의 안테나 소자 중 특정된 하나의 안테나 소자는 교정 안테나 소자이고 상기 복수의 안테나 소자의 주변 영역 근처에 배치되는 안테나 시스템 교정 방법.
제4항에 있어서,

상기 시스템이 상기 복수의 송신/수신 모듈에 대해 이득 및 위상 제어 신호를 생성하도록 하는 빔 조종 명령 신호에 응답하는 빔 조종 컴퓨터를 포함하고,

상기 빔 조종 컴퓨터 내에 저장되고 상기 RF 검출기에 의해 생성되는 신호에 응답하여 산출되는 이득 및 위상 교정 데이터에 의해 상기 빔 조종 명령을 변경하는 단계를 포함하는

안테나 시스템 교정 방법.
복수의 송신/수신 모듈을 통해 빔형성 네트워크에 접속되는 복수의 안테나 소자를 가지는 안테나 위상 시스템을 교정하는 방법에 있어서,

수신 교정 모드 동안 상기 빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통해 상기 복수의 안테나 소자 중 하나의 제1 특정 안테나 소자로 무선 주파수 에너지 시험 신호를 송신하는 단계;

수신 교정 모드 동안 상기 안테나 소자 중 상기 제1 특정 안테나 소자로부터 송신된 에너지를 다른 안테나 소자에 접속시키는 단계;

상기 수신 교정 모드 동안 상기 안테나 소자 중 제1 선택 안테나 소자에 접속되는 에너지의 일부분을 상기 빔형성 네트워크를 통해 RF 검출기로 전달하는 단계;

송신 교정 모드 동안 상기 빔형성 네트워크를 통해 전달되는 경로를 통해 상기 복수의 안테나 소자 중 제2 선택 안테나 소자로 무선 주파수 에너지 시험 신호를 송신하는 단계;

송신 교정 모드 동안에 상기 안테나 소자 중 제2 선택 안테나 소자로부터 송신되는 에너지를 다른 안테나 소자에 접속시키는 단계;

상기 송신 교정 모드 동안 상기 안테나 소자 중 제2 특정 안테나 소자에 접속되는 에너지의 일부분을 상기 빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통해 상기 RF 검출기로 전달하는 단계; 및

상기 RF 검출기로 전달되는 무선 주파수 에너지의 진폭 및 위상을 측정하는 단계

를 포함하는 안테나 위상 시스템 교정 방법.
제7항에 있어서,

상기 시스템이 상기 복수의 송신/수신 모듈에 대해 이득 및 위상 제어 신호를 생성하도록 하는 빔 조종 명령 신호에 응답하는 빔 조종 컴퓨터를 포함하고,

상기 빔 조종 컴퓨터 내에 저장되고 상기 RF 검출기에 의해 생성되는 신호에 응답하여 산출되는 이득 및 위상 교정 데이터에 의해 상기 빔 조종 명령을 변경하는 단계를 포함하는

안테나 위상 시스템 교정 방법.
제7항에 있어서,

상기 안테나 소자 중 제1 특정 안테나 소자와 상기 안테나 소자 중 제2 특정 안테나 소자가 동일한 안테나 소자이고, 상기 안테나 소자 중 제1 선택 안테나 소자와 상기 안테나 소자 중 제2 선택 안테나 소자가 동일한 안테나 소자인 안테나 위상 시스템 교정 방법.
복수의 어레이 송신/수신 모듈 중 대응되는 하나의 어레이 송신/수신 모듈을 통해 빔형성 네트워크의 복수의 어레이 포트 중 대응되는 하나의 어레이 포트에 각각 접속되는 복수의 안테나 소자를 가지는 안테나 위상 시스템을 교정하는 방법에 있어서,

수신 교정 모드 동안 상기 빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통해 상기 안테나 소자 중 제1 특정 안테나 소자로 무선 주파수 에너지 시험 신호를 송신하는 단계;

상기 수신 교정 모드 동안 상기 안테나 소자 중 상기 제1 특정 안테나 소자로부터 전송되는 에너지를 상기 복수의 안테나 소자 중 다른 안테나 소자에 접속시키는 단계;

상기 수신 교정 모드 동안 상기 안테나 소자 중 다른 안테나 소자에 접속되는 무선 주파수 에너지의 일부분을 상기 빔형성 네트워크를 통해 전달되는 경로를 통해 RF 검출기로 접속하도록 상기 어레이 송신/수신 모듈을 각각 차례로 활성화시키는 단계;

송신 교정 모드 동안 상기 빔형성 네트워크를 통해 전달되는 경로를 통해 무선 주파수 에너지 시험 신호를 상기 안테나 소자 중 활성화된 안테나 소자에 접속되는 안테나 소자에 접속하도록 상기 어레이 송신/수신 모듈을 각각 차례로 활성화시키는 단계;

상기 송신 교정 모드 동안 상기 안테나 소자로부터 송신된 에너지를 상기 복수의 안테나 소자 중 제2 특정 안테나 소자로 접속시키는 단계;

상기 송신 교정 모드 동안 상기 빔형성 네트워크로부터 분리된 경로를 통해 상기 안테나 소자 중 제2 특정 안테나 소자에 접속된 에너지를 상기 RF 검출기에 접속시키는 단계; 및

상기 RF 검출기에 접속되는 무선 주파수 에너지의 진폭 및 위상을 측정하는 단계

를 포함하는 안테나 위상 시스템 교정 방법.
제10항에 있어서,

상기 시스템이 상기 복수의 송신/수신 모듈에 대해 이득 및 위상 제어 신호를 생성하도록 하는 빔 조종 명령 신호에 응답하는 빔 조종 컴퓨터를 포함하고,

상기 빔 조종 컴퓨터 내에 저장되고 상기 RF 검출기에 의해 생성되는 신호에 응답하여 산출되는 이득 및 위상 교정 데이터에 의해 상기 빔 조종 명령을 변경하는 단계를 포함하는

안테나 위상 시스템 교정 방법.
제10항에 있어서,

상기 복수의 안테나 소자 중 제1 특정 안테나 소자와 상기 복수의 안테나 소자 중 제2 특정 안테나 소자가 동일한 안테나 소자인 안테나 위상 시스템 교정 방법.