KR100776679B1 - 챔버의 비운용 주파수 대역에서의 안테나 특성 측정 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야

본 발명은 챔버의 비운용 주파수 대역에서의 안테나 특성 측정 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 소정 운용 주파수 대역을 갖는 기존 챔버에서 이 운용 주파수 대역을 벗어나는 동작 주파수 대역을 갖는 안테나 특성을 측정하기 위하여 기존 챔버의 비운용 주파수 대역에서 생성되는 반사파를 이용함으로써, 기존 챔버의 운용 주파수 범위를 확장할 수 있는 안테나 특성 측정 방법을 제공하는데 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 소정 운용 주파수 대역을 갖는 챔버에서, 상기 챔버의 비운용 주파수 대역에서 동작하는 안테나 특성 측정 방법으로서, 챔버 내부에서 생성되는 상기 비운용 주파수 대역의 반사파 특성을 측정하는 제1 단계; 상기 챔버의 상기 비운용 주파수 대역에서 동작하는 측정 대상 안테나의 특성을 측정하는 제2 단계; 및 상기 제1 단계에서 측정된 반사파 데이터를 상기 제2 단계에서 측정된 측정 대상 안테나 특성 데이터에 보상함으로써 최종 측정 대상 안테나 특성을 측정하는 제3 단계를 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 안테나 특성 측정 등에 이용됨.

챔버(chamber), 안테나, 운용 주파수, 반사파

Description

챔버의 비운용 주파수 대역에서의 안테나 특성 측정 방법{Method for Measuring Characteristic of Antenna in Out of Frequency Range of Chamber}

도 1은 본 발명이 적용되는 안테나 특성 측정 시스템의 구성도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 특성 측정 방법의 흐름도이다.

본 발명은 안테나 특성 측정 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정 운용 주파수 대역을 갖는 챔버(chamber)에서 운용 주파수 대역 이외의 주파수 대역에서 동작하는 안테나의 특성을 측정하기 위한 안테나 특성 측정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 안테나의 특성(송수신 이득, 방사 패턴 등)을 측정하기 위하여 무향 챔버(anechoic chamber)가 이용되고 있다. 무향 챔버는 챔버가 운용되는 소정 주파수 대역(이하, 운용 주파수 대역)이 정하여져 있고, 이러한 운용 주파수 대 역에서 챔버 내부의 벽면이나 설치 구조물 등에 의해서 반사 또는 산란되는 신호는 흡수체를 통하여 제거되도록 설계되어 있다. 하지만, 챔버의 운용 주파수 대역 이외의 대역(이하, 비운용 주파수 대역)의 신호에 대해서는 흡수체를 통한 제거 특성이 감소하기 때문에, 챔버 내부의 벽면이나 설치 구조물 등에 의한 반사 또는 산란이 발생하며 이러한 반사 또는 산란된 신호는 안테나 특성 측정에 영향을 주어 안테나 특성 측정 결과에 오차를 발생하게 한다. 즉, 측정하고자 하는 안테나(이하, 측정대상 안테나)가 동작하는 주파수 대역(이하, 동작 주파수 대역)이 해당 챔버의 운용 주파수 대역에 포함되면 반사 또는 산란된 신호의 영향 없이 정확한 안테나 특성 측정이 가능하지만, 측정 대상 안테나의 동작 주파수 대역이 해당 챔버의 운용 주파수 대역을 벗어난다면 반사 또는 산란된 신호의 영향으로 정확한 안테나 특성 측정이 어렵다.

이와 같이, 각각의 소정 운용 주파수 대역을 갖는 각각의 챔버는 이 운용 주파수 대역을 벗어나는 동작 주파수 대역을 갖는 안테나의 특성을 정확히 측정할 수 없는 한계를 가지며, 이러한 동작 주파수 대역을 갖는 안테나 특성 측정을 위해서는 별도의 챔버를 이용하여야 하고 별도의 챔버가 존재하지 않는다면 추가적으로 이를 설치하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 소정 운용 주파수 대역을 갖는 기존 챔버에서 이 운용 주파수 대역을 벗어나는 동작 주파수 대역을 갖는 안테나 특성을 측정하기 위하여 기존 챔버의 비운용 주파수 대역에서 생성되는 반사파를 이용함으로써, 기존 챔버의 운용 주파수 범위를 확장할 수 있는 안테나 특성 측정 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소정 운용 주파수 대역을 갖는 챔버에서, 상기 챔버의 비운용 주파수 대역에서 동작하는 안테나 특성 측정 방법으로서, 챔버 내부에서 생성되는 상기 비운용 주파수 대역의 반사파 특성을 측정하는 제1 단계; 상기 챔버의 상기 비운용 주파수 대역에서 동작하는 측정 대상 안테나의 특성을 측정하는 제2 단계; 및 상기 제1 단계에서 측정된 반사파 데이터를 상기 제2 단계에서 측정된 측정 대상 안테나 특성 데이터에 보상함으로써 최종 측정 대상 안테나 특성을 측정하는 제3 단계를 포함한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명 이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 안테나 특성 측정 시스템의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 안테나 특성 측정 시스템은 안테나 특성 측정을 위한 챔버 외에, 회로망 분석기, 제어 보드 및 사용자 단말을 포함한다.

챔버는 소정 운용 주파수 대역이 정하여져 있고, 이에 기초하여 챔버의 크기, 챔버 내부에 부착되는 흡수체의 종류 및 사양 등이 결정되는 방식으로 챔버가 설계된다. 안테나 측정을 위하여, 챔버 내부에는 2개의 안테나가 일정한 거리를 두고 수평으로 배치된다. 일반적으로, 두개의 안테나 중, 일측은 신호를 송신하는 송신용 안테나이고 다른 일측은 송신용 안테나로부터 방사된 신호를 수신하는 수신용 안테나이다. 이 송신용 안테나 및 수신용 안테나 중 어느 하나는 측정 대상 안테나가 되고, 다른 하나는 특성이 인정된 표준 안테나가 사용된다. 본 명세서에서는 일례로서, 챔버 내부에 수평으로 배치된 2개의 안테나 중 우측 안테나를 송신용 안테나로 하여 표준 안테나를 설치하고, 좌측 안테나를 수신용 안테나로 하여 측정 대상 안테나를 설치한다. 여기서, 측정 대상 안테나의 전방향에 대한 특성 확인이 가능하도록, 측정 대상 안테나는 전방향으로 회전시켜주는 포지셔너(positioner)의 상단에 위치함이 바람직하다. 이러한 챔버 구성을 이용하되, 챔버의 비운용 주파수 대역에서 동작하는 측정 대상 안테나의 특성을 측정하는 과정은 이하의 도2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

측정 대상 안테나와 표준 안테나에 RF 케이블로 연결된 두개의 단자를 구비한 회로망 분석기는 측정 대상 안테나와 표준 안테나 사이에 전달되는 신호에 대한 데이터(위상, 세기 등)를 사용자 단말에 전달한다. 사용자 단말은 이러한 신호에 대한 데이터를 원하는 형식으로 변환, 저장 및 출력하는 기능을 갖는다. 회로망 분석기와 사용자 단말은 예를 들어 GP-IB(General Purpose Interface Bus) 방식에 의해 제어 보드에 연결될 수 있다. 제어 보드는 회로망 분석기 및 사용자 단말의 연결 등을 제어하는 외에 측정 대상 안테나가 위치한 포지셔너의 동작을 제어하는 기능을 갖는다.

이와 같은 안테나 특성 측정 시스템에서 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 특성 측정 방법을 설명하기에 앞서, 설명의 편의를 위해 전제되는 사항을 설명한다. 우선, 챔버의 운용 주파수 대역을 f2~f3로 가정하고, 측정 대상 안테나의 동작 주파수를 f1이라 가정한다. 여기서, 본 발명은 챔버의 비운용 주파수 대역에서 동작하는 안테나의 특성을 측정하기 위한 것이므로, f1은 f2~f3의 주파수 대역을 벗어난다. 또한, 챔버에서 사용되는 안테나는 표준 안테나, 챔버의 반사파 특성을 나타내는 데이터(이하, 반사파 데이터) 측정을 위한 AUT(Antenna Under Test)1 및 측정 대상 안테나인 AUT2의 3가지이다. 이를 전제로 이하, 안테나 특성 측정 방법을 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 특성 측정 방법의 흐름도이다.

우선, 측정 대상 안테나의 조건(동작 주파수, 안테나의 크기 등)을 고려하여 측정 조건(측정 거리 등)을 결정한다(s201). 이러한 측정 조건에 따라 후술하는 표준 안테나, AUT1 및 AUT2이 설치된다.

다음으로, 챔버의 비운용 주파수 대역에서 생성되는 반사파 데이터를 확보한다(s202). 이를 위해, 송신용 안테나로서 표준 안테나를 설치하고, 수신용 안테나로서 AUT1을 설치한다. 여기서, AUT1은 측정 대상 안테나와 동일한 동작 주파수 f1을 갖고, 그 특성 데이터는 이미 측정되어 확보된 안테나로 가정되며, AUT1의 이미 확보된 특성 데이터를 DATA1(N)이라 한다. AUT1의 전방향에서 AUT1과 표준 안테나 사이에 전달되는 신호에 대한 데이터(위상, 세기 등)는 회로망 분석기를 통하여 사용자 단말로 전달되고, 사용자 단말에서 AUT1의 특성(이득, 방사패턴 등)을 나타내는 데이터(이하, AUT1 특성 데이터)로 변환되며, AUT1의 특성 데이터를 DATA1(A)이라 한다.

이때, AUT1의 이미 확보된 특성 데이터(DATA1(N))는 AUT1의 정확한 특성 데이터인 반면, 챔버에서의 실험을 통해 확보된 AUT1의 특성 데이터(DATA1(A))는 반사파의 영향이 포함된 데이터이다. AUT1 특성 측정을 위해 사용되는 주파수 f1에 해당하는 신호는 챔버의 챔버 내부에 흡수체에 의해 흡수되지 않고 반사되어 AUT1에 입력되기 때문이다. 따라서, 아래의 [수학식1]에 의해 반사파 데이터를 확보할 수 있다.

반사파 데이터 = DATA1(A)-DATA1(N)

또한, 측정 대상 안테나(AUT2)의 특성 데이터를 확보한다(s203). 이를 위해, 송신용 안테나로서 표준 안테나를 설치하고, 수신용 안테나로서 AUT2를 설치한다. 여기서, AUT1과 마찬가지로, AUT2는 동작 주파수 f1을 갖고 AUT2의 전방향에서 AUT2와 표준 안테나 사이에 전달되는 신호에 대한 데이터가 AUT2의 특성 데이터로 변환되며, AUT2의 특성 데이터를 DATA2(A)라 한다. 챔버에서의 실험을 통해 확보된 AUT2의 특성 데이터(DATA2(A))도 반사파의 영향이 포함된 데이터이다.

다음으로, 단계 s203에서 획득된 DATA2(A)에서 반사파의 영향을 제거한 정확한 AUT2의 특성 데이터를 얻기 위하여, 아래의 [수학식2]에 의해 단계 s202에서 획득된 반사파 데이터를 DATA2(A)에 보상함으로써 최종적으로 측정 대상 안테나의 특성 데이터(DATA2(N))를 획득한다(s204).

DATA2(N)= DATA2(A)-반사파 데이터

만약, AUT2의 동작 주파수 f1을 포함하는 운용 주파수 대역을 갖는 별도의 챔버가 존재하여 이 별도의 챔버를 이용한 AUT2의 정확한 특성 데이터가 획득된다면, 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 특성 측정 방법은 단계 s204에서 획득된 DATA2(N)의 신뢰도 검증 과정(s205)을 더 포함할 수도 있다. 즉, DATA2(N)과 별도의 운용 주파수 대역 챔버에서 측정된 AUT2의 특성 데이터가 일치하는 정도에 따라 본 발명에 의한 안테나 특성 측정 방법의 신뢰도를 검증할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 소정 운용 주파수 대역을 갖는 기존 챔버에서 이 운용 주파수 대역을 벗어나는 동작 주파수 대역을 갖는 안테나 특성을 측정하기 위하여 기존 챔버의 비운용 주파수 대역에서 생성되는 반사파를 이용함으로써, 기존 챔버의 운용 주파수 범위를 확장할 수 있다.

Claims (4)

1. 소정 운용 주파수 대역을 갖는 챔버에서, 상기 챔버의 비운용 주파수 대역에서 동작하는 안테나 특성 측정 방법으로서,

   챔버 내부에서 생성되는 상기 비운용 주파수 대역의 반사파 특성을 측정하는 제1 단계;

   상기 챔버의 상기 비운용 주파수 대역에서 동작하는 측정 대상 안테나의 특성을 측정하는 제2 단계; 및

   상기 제1 단계에서 측정된 반사파 데이터를 상기 제2 단계에서 측정된 측정 대상 안테나 특성 데이터에 보상함으로써 최종 측정 대상 안테나 특성을 측정하는 제3 단계

   를 포함하는 안테나 특성 측정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 단계는,

   상기 비운용 주파수 대역에서 동작하는 반사파 측정용 안테나의 상기 챔버 내에서의 특성을 측정하는 제4 단계; 및

   상기 반사파 측정용 안테나의 원래 특성과 상기 제4단계에서 측정된 특성의 차이를 반사파 데이터로 산출하는 제5 단계를 포함하는

   안테나 특성 측정 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제3 단계는,

   상기 제2 단계에서 측정된 측정 대상 안테나의 특성과 상기 제1 단계에서 측정된 반사파 특성의 차이를 최종 측정 대상 안테나 특성으로 산출하는

   안테나 특성 측정 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제3단계에서 측정된 최종 측정 대상 안테나 특성의 신뢰도를 판단하는 제 6단계

   를 더 포함하는 안테나 특성 측정 방법.

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