KR101402489B1 - 안테나 빔 지향 디바이스 및 안테나 빔의 지향 방법 - Google Patents

안테나 빔 지향 디바이스 및 안테나 빔의 지향 방법 Download PDF

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Abstract

대규모 디바이스를 추가하는 일 없이 안테나 빔의 지향 정확도가 개선될 수 있는 안테나 빔 지향 디바이스 및 안테나 빔 지향 방법이 제공된다. 어레이 급전계를 갖춘 안테나 빔 지향 디바이스에는, 입력 신호에 의해 입력 신호 벡터를 생성하는 입력 신호 벡터 생성 수단, 웨이트 벡터를 유지하는 웨이트 벡터 유지 수단, 입력 신호 벡터와 웨이트 벡터와의 내적의 값에 기초하여, 참조 신호에 대해 내적의 값이 제 1 값에 동일해지도록 웨이트 벡터를 보정하는 웨이트 보정 수단, 및 참조 신호의 방향으로 널 빔을 형성하는 빔 형성부가 제공된다.

Description

안테나 빔 지향 디바이스 및 안테나 빔의 지향 방법{ANTENNA BEAM DIRECTIVITY DEVICE AND ANTENNA BEAM DIRECTIVITY METHOD}
본 발명은 안테나 빔 지향 장치 및 안테나 빔의 지향 방법과 관련되며, 특히, 위상 어레이 급전계를 갖는 반사경 안테나를 갖추고 있는 궤도상의 위성에 탑재되고, 안테나 빔의 지향 오차를 보정하는, 안테나 빔 지향 장치 및 안테나 빔 지향 방법에 관한 것이다.
근래에는, 탑재된 반사경의 대형화 및 반사 전자파 빔의 주파수의 증가에 따라, 안테나 빔의 빔폭이 좁아진다. 또한, 위성의 자세 제어의 오차 및 안테나 반사경에 있어서의 열변형 등의 요인에 따라, 안테나 빔 지향 방향의 오차에 의해 야기되는 더욱 현저해진다. 예를 들어, 궤도상의 통신 위성으로부터 발신되는 전파에 대해, 때때로 지표면에서의 전기장 강도가 저하되고, 그러면, 서비스 영역에 대한 위성의 수신 및 송신 능력이 저하된다. 그에 의해, 통신 품질 저하가 일어난다.
통신 위성에 탑재되는 안테나 반사경은 대형화 (20 m 급 내지 30 m 급) 되고 있다. 이에 따라, 안테나 빔폭이 한층 좁아지므로, 전술된 경향은 더 현저하게 될 것으로 예상된다.
관련 기술에 있어서는, 전술된 통신 품질 저하를 피하기 위해서, 안테나 반사경에 구동 기구가 설치되어, 그 구동 기구에 의해 안테나 빔 방향이 보정되어 왔다. 그러나, 이 방법은, 복잡하고 비싼 반사경 구동 기구를 필요로 하며, 위성을 대형화한다.
다른 관련 기술의 보정 방법에 있어서는, 자세 센서가 갖는 자세 오차 정보가 위성에 입력되고, 그 후, 그 위성이 그 자세 오차 정보를 이용해 안테나 빔 지향 방향을 보정한다. 그러나, 이 방법에서는, 안테나 자체에 의한 지향 오차가 인식될 수 없다. 또한, 위성은 고정밀도 자세 센서를 구비해야 하며, 그러면, 위성은 복잡해지고 비싸진다.
특허문헌 1 은, 간섭파 신호의 방향으로 널을 형성하도록 소망파 신호의 방향으로 주빔에 대한 적응적 제어를 수행하는, 어레이 안테나를 하는 제어 방법 및 제어장치와, 어레이 안테나를 개시한다. 즉, 그 제어 방법은, 기대치 최대화 방법을 이용해, 수신 신호 벡터를 최대화하는 어레이 안테나의 공분산 행렬을 연산하는 단계; 그 공분산 행렬을 이용하여, 간섭파 신호의 방향으로 널을 형성하도록, 소망파 신호의 방향으로 주빔에 대한 적응적 제어를 수행하기 위한 웨이트를 연산하는 단계; 그 웨이트를 이용하여 심볼 추정치를 연산하는 단계; 및 심볼 추정치를 이용하여 수신 신호 벡터를 재구성하는 연산을 반복하는 단계 및 동일 채널 간섭이 억제되는 주빔의 형성을 반복하는 단계를 포함한다.
또, 특허문헌 2 는, 안테나 신호와 이미 알려진 참조 신호 사이의 오차에 기초하여 웨이트 계수를 갱신하고, 오차 정보에 기초하여 보정을 수행하는 어레이 안테나의 지향성 제어 방법을 개시한다.
특허문헌 3 은, 멀티 빔 안테나의 지향 방향 오차를 보상하는 어레이 급전 반사경 멀티 빔 안테나의 지향 오차 보상 방법 및 그 장치를 개시한다. 즉, 지정 방향 오차 보상 장치가, 상이한 3 개 이상의 지점의 지리적 위치에 있어서의 빔의 수신 레벨 또는 송신 레벨로부터, 반사경의 조준 방향 오차 성분 및 확대 계수 변동 성분을 산출하고; 그 산출된 확대 계수 변동 성분으로부터 어레이 급전부를 구성하는 안테나 소자 각각에 대한 위상 변이량을 산출하고; 조준 변동 성분을 보상하는 위상 변이량 및 확대 계수 성분을 보상하는 위상 변이 성분으로부터 지정 방향 오차를 보상하는 위상 변이량을 산출한다. 지정 방향 오차의 위상 변이량이 멀티 빔 형성 장치로부터의 출력에 제공된다.
선행 기술 문헌
특허문헌
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 제 2005-252694 호
특허문헌 2 : PCT 국제 공개 WO 2006/126247
특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 제 2006-242752 호
그러나, 전술된 관련 기술의 안테나 빔 지향 장치 및 안테나 빔 지향 방법은, 탑재되는 반사경이 더 대형화되고, 반사 전자파 빔의 주파수가 더 높아지고, 안테나 빔의 빔폭이 좁고, 위성의 자세 제어 오차가 존재하고, 안테나 반사경이 열적으로 변형되는 등의 문제점을 갖는다. 이들에 기인해, 안테나 빔 지향 방향으로 오차가 생긴다.
또, 통신 위성의 자세 제어 오차에 의해, 궤도상의 통신 위성으로부터 발신되는 전파의 전기장 강도가 저하되고, 서비스 영역에 대한 위성의 수신 능력 및 송신 능력이 저하된다. 그 결과, 통신 품질이 저하된다.
또, 통신 위성에 탑재되는 안테나 반사경은 대형화 (20 m 급 내지 30 m 급) 되고 있어, 안테나 빔폭이 더 좁아진다. 이 때문에, 향후, 이 경향은 현저해질 것으로 예상된다.
또, 안테나 반사경에 설치된 구동 기구에 의해 안테나 빔 방향을 보정하는 방법은, 복잡한 고가의 반사경 구동 기구를 필요로 한다. 이 때문에, 이 방법에는 위성이 더 대형화된다는 문제점이 있다.
또, 자세 센서가 갖는 자세 오차 정보를 이용해 안테나 빔 지향 방향을 수정하는 방법이 개시된다. 게다가 이 방법은, 위성에 탑재하는 고정밀도 자세 센서를 필요로 한다. 그 결과, 이 방법은, 위성이 복잡해지고 비싸진다는 문제점을 갖는다.
특허문헌 1 은, 복수의 안테나 소자에 의한 채널의 간섭을 회피하는 처리를 개시 하지만, 오차를 고려해, 빔의 지향 방향을 참조 방향으로 보정하는 처리는 기재하지 않는다. 따라서, 안테나 빔의 지향 방향은 고정밀도로 제어되지 않는다.
특허문헌 2 는, 표적의 움직임을 고려해, 웨이트 계수를 갱신하는 처리를 개시 하지만, 기준 방향에 대한 참조의 동작이 없기 때문에, 오차의 증대에 대한 불안정한 상태는 처리될 수 없다.
특허문헌 3 에 개시된 지향 오차 보상 방법에서는, 3 개 이상의 지점의 빔의 수신 레벨의 검출이 필요하다. 이 때문에, 복수의 신호를 처리하기 위한 연산 시간과 메모리 용량이 필요하게 되어, 장치는 불가피하게 더욱 대형화된다.
본 발명은, 전술된 기술의 문제점의 관점에서 달성되었으며, 복잡한 고비용의 기기를 추가하지 않고, 지상으로부터의 커맨드를 요구하지 않고, 안테나 빔의 지향 정밀도를 높이는 안테나 빔 지향 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
전술된 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 안테나 빔 지향 장치는, 입력 신호에 의해 입력 신호 벡터를 생성하는 입력 신호 벡터 생성 수단; 웨이트 벡터를 유지하는 웨이트 벡터 유지 수단; 입력 신호 벡터와 웨이트 벡터의 내적의 값에 기초하여, 참조 신호에 대해 내적의 값이 제 1 값에 동일해지도록, 웨이트 벡터를 보정하는 웨이트 보정 수단; 및 참조 신호의 방향으로 널 빔을 형성하는 빔 형성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술된 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 안테나 빔 지향 방법은, 어레이 급전계를 구비한 안테나 빔 지향 장치에 의한 안테나 빔의 지향 방법으로서, 입력 신호에 의해 입력 신호 벡터를 생성하는 단계; 입력 신호 벡터와 웨이트 벡터의 내적의 값에 기초하여, 참조 신호에 대해 내적의 값이 제 1 값에 동일해지도록, 웨이트 벡터를 보정하는 단계; 및 참조 신호의 방향으로 널 빔을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 안테나 빔 지향 장치에 의하면, 위상 어레이 급전계를 갖는 반사경 안테나를 구비한 안테나 빔 지향 장치 에 있어서, 복잡한 고가의 기기를 추가하는 일 없이, 또, 지상으로부터의 커맨드를 필요로 하지 않고, 높은 지향 정밀도가 얻어진다.
[도 1] 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 안테나 빔 지향 장치의 전체 구성을 나타낸 구성도이다.
[도 2] 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 안테나 빔 지향 장치의 처리를 설명하는 도면이다.
[도 3] 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 안테나 빔 지향 장치의 상세한 구성을 나타낸 도면이다.
[도 4] 웨이트 계수를 재설정하는 처리를 나타낸 설명도이다.
[도 5] 안테나 지향 방향과 비컨 도래 방향 사이의 관계를 나타낸 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 안테나 빔 지향 장치 및 안테나 빔 지향 방법에 대해, 도면을 참조해 상세하게 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 안테나 빔 지향 장치의 전체 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1 에 있어서, 본 예시적 실시형태에 따른 안테나 빔 지향 장치는, 반사경 (11), 방사 소자 (12), 입력 신호 형성부 (13), 웨이트 부여부 (14) 및 웨이트 계수 재생성 회로 (15) 를 포함한다. 도 1 에 있어서, 참조부호들 16, 17, 18, 19 는 입력 신호, 빔 지향 일탈 후의 입력 신호, 빔의 발생 신호 출력 Y (수신 신호 출력), 및 신호 신호 출력 YRFS (널 신호 발생 신호 출력) 를 각각 나타낸다. 웨이트 부여부 (14) 는, 각각의 방사 소자 (12) 에 웨이트를 부여한다.
이하, 본 예시적 실시형태에 따른 안테나 빔 지향 장치에 있어서의 처리의 일례를 설명한다.
입력 신호 형성부 (13) 는, 복수의 방사 소자 (12) 에서 생성되는 전기 신호를 성분으로 포함하는 입력 신호 벡터를 형성한다. 웨이트 부여부 (14) 는, 그 입력 신호 벡터의 성분에, 각각의 방사 소자 (12) 에 설정된 웨이트를 부여한다. 이들 처리에 의해, 빔이 형성된다. 이하, 이 처리에 대해 설명한다.
여기서, 입력 신호 형성부 (13) 에서 생성되는 웨이트 벡터가 X 이고, 웨이트 부여부 (14) 에서 부여된 웨이트 벡터가 W 이다.
이 때, 빔의 발생 신호 출력 Y 는 이들 벡터 X 와 W 의 내적으로 나타내진다. 한편, 멀티 빔 시스템에서, 빔의 발생 신호 출력 Y 는 빔의 개수만큼 존재한다.
여기서, 참조 비컨 방향에서의 널 빔의 형성이 고려된다. 그 널 빔은, 통상적인 빔과 비교해 각도 변화에 대해 큰 이득 차이를 갖고, 높은 각도 분해능을 가지며, 높은 정밀도로 지향 방향을 설정하는 데 이용된다. 예를 들어, 그 널 빔은, 2 차원적으로 4 개의 멀티 빔을 생성하고, 4 개의 멀티 빔의 역위상 합성에 의해 생성된다.
비컨 신호의 입력 신호로부터의 참조 방향으로 널 빔이 오차 없게 지향하는 것은, 입력 신호 형성부 (13) 에서 비컨 신호의 입력 신호로부터 생성된 벡터와 웨이트 부여부 (14) 에서 부여받은 웨이트 벡터와의 내적이 제로인 것을 의미한다.
본 실례에 따른 안테나 빔 지향 장치에 의해 검출된 신호의 값, 즉 빔의 발생 신호 출력 Y 의 값이 제로이다.
그 후, 웨이트 계수, 즉 웨이트 부여부 (14) 가 부여한 웨이트 벡터는, 입력 신호의 도래 방향에 대해 널 패턴을 형성하는 웨이트 계수이다.
위성의 자세 제어의 오차, 및 반사경의 열변형으로부터의 영향은, 입력 신호의 방향의 변화에 나타난다. 즉, 입력 신호 형성부 (13) 가 생성하는 벡터의 성분의 값이 변화한다. 이 경우, 널 빔이 비컨 신호의 입력 신호로부터 참조 방향으로 향하도록, 즉, 입력 신호 형성부 (13) 이 생성하는 벡터와 웨이트 벡터와의 내적이 제로가 되도록 웨이트 부여부 (14) 가 부여하는 웨이트가 보정 (재구성) 된다. 이로써, 지향 방향의 편차가 보상된 웨이트 계수가 재생성된다. 이 널 빔은, 그 밖의 통신용 빔과는 상이하고, 통신의 용도로 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 안테나 빔 지향 장치의 동작이 설명될 것이다.
빔의 발생 신호 출력 Y (18) 를 생성하는 처리는, 전술된, 입력 신호 벡터와 웨이트 벡터의 내적을 연산하는 것이다. 이 연산은, 입력 신호와 웨이트 계수의 연산이다. 이 때문에, 빔의 수 또는 방사 소자의 수가 증가해도, 벡터의 차원수의 증가만 대응할 수 있다. 즉, 기기의 규모의 확장은 작다.
실제의 운용에서는, RF 센서 (RFS) 로부터의 참조 신호가 제공되면, 이것의 신호 출력 R 와, 입력 신호 벡터 및 웨이트 벡터의 내적의 차이가 최소가 되도록 제어가 수행된다.
설치 장소가 미리 파악된 지상국으로부터 수신된 입력 신호로부터 생성된 비컨 신호 전력 YRFS (19) 는, 그 신호 출력의 크기를 최소로 하기 위해서, 널 빔 출력으로서 웨이트 계수 재구성 회로 (15) 에 입력된다. 웨이트 계수 재구성 회로 (15) 는, 이 신호 출력에 포함되는 지향 방향으로부터의 편차에 대한 정보에 기초하여 웨이트 계수를 갱신 (재구성) 한다. 이 웨이트 계수의 재구성은, 웨이트 벡터의 성분의 위상 성분의 변경에 대응한다.
도 2 는, 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 안테나 빔 지향 장치에서의 처리를 예시하는 설명도이다.
도 2 는, 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 안테나 빔 지향 장치를 탑재한 정지위성 (20), 지구 (21) 및 지상의 비컨 송신국 (23) 을 나타낸다. 한편, 안테나의 조사 영역은, 지구 (21) 상의 참조부호 (22) 로 표시되는 영역이다.
위성의 자세 제어계에서의 빔 지향 정밀도는 0.1 내지 0.2 도이다. 대조적으로, 최근, 위성 빔에 요구되는 지향 정밀도는 단지 0.05 도이다. 반사경이 확대된 경우, 이 요구는 더 엄격해져, 0.03 도에 불과하다. 이 때문에, 지향 정밀도의 향상은 필수적이다.
어레이 급전계는 조사 영역 (22) 을 커버하도록 설계된다. 어레이 급전계는, 조사 영역 (22) 에 포함되는 지상의 비컨 송신국 (23) 의 위치에 대해 높은 이득을 갖는다. 안테나를 추가하는 일 없이 널 빔이 형성된다. 위성의 자세 제어 오차는, 일반적으로, 요축 (Y축) 주위가 제일 크고, 조사 영역 (22) 에 대할 전망각이 클수록, 오차의 영향이 크다. 도 2 에 나타낸 실시예에서는, 지상 비컨국이 단지 1 국이지만, 일반적으로, 지상에서 신호국은 2국 이상 배치될 수도 있다.
도 3 은, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 안테나 빔 지향 장치의 상세한 기기 구성과 실장의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 3 에서, 급전부는, 수신 소자 (급전 (feed), 31), 저잡음 증폭기 (LNA, 32), 다운 컨버터 (DNC, 33), 아날로그 디지털 컨버터 (ADC, 34), 디지털 빔 형성 (DBF) 회로 (35) 및 웨이트 계수 재생성 회로 (36) 를 포함한다.
입력 신호 형성부 (13) 에 의해 생성되는 입력 신호 벡터 및 웨이트 부여부 (14) 에서 부여받는 웨이트 벡터의 연산은, 디지털 빔 형성 회로 (35) 에서 실행된다. 디지털 빔 형성 회로 (35) 는 복수의 빔을 동시에 생성 (멀티 빔 형성) 한다.
디지털 빔 형성 회로 (35) 에 의한 빔 형성에 있어서, 비컨국에 대한 방향으로의 널 빔이 생성된다.
생성된 널 빔에 의해, 참조 신호가 수신된다. 수신 신호가 입력되고, 널 빔 출력이 얻어진다. 이 널 빔의 출력을 바탕으로, 이하에서 설명되는 바와 같이, 형성된 빔의 방향이 보정된다.
널 빔이 비컨국으로 향하는 경우, 상기와 같이, 널 빔의 출력은 제로이다. 그러나, 위성의 자세 또는 반사경의 열변형에 의해, 널 빔이 비컨국 방향으로부터 벗어나면, 2 차원 오차 신호가 발생한다. 이 오차 신호가 검출되는 경우, 널 빔 신호 및 통상적인 빔 신호가 검출된다. 널 빔 신호는 통상의 빔 신호로 규격화된다. 이로써, 비컨 신호가 저하되는지 오차 신호가 저하되는지가 식별된다.
도 4 는, 디지털 처리에 의한 웨이트 계수를 재구성하는 처리의 폐루프를 나타낸 설명도이다.
도 5 는, 안테나 지향 방향과 신호 도래 방향 사이의 관계를 나타낸 설명도이다.
비컨파의 도래 방향이 안테나 지향 방향으로부터 벗어나면, 전술된 바와 같이 오차 신호가 발생한다. 지향 방향의 편차가 증가하면 검출 신호가 커진다. 또, 오차 감도가 클수록 검출 신호가 크다. 지향 방향은, 2 차원 오차 신호에 포함되는 2 개의 성분 각각에 의해 특정된다. 오차 신호는, 웨이트 계수 재생성 회로 (36) 에 의해, 웨이트 계수의 위상 성분의 변경치로 변환된다. 이로써, 멀티 빔의 지향 방향으로부터의 편타가 작아지도록 하는 변경이 수행된다.
도 4 에 있어서, 보정 전의 웨이트 벡터 W 는 빔 형성 프로세서의 내부에서 생성된다. 웨이트 벡터 W 는, 보정되지 않는 경우에는, 시간에 의존하지 않는다. 웨이트 벡터 W 를 기초로, 고정 빔이 생성된다. 오차에 의해 보정되는 경우의 웨이트 벡터 W(t) 에 대해, 위상 변화분 (θ) 이 고려된다. 이 웨이트 벡터 W(t) 에 대한 위상 변화분 (θ) 의 의존성은, 예를 들어 W(t) = W·exp(iθn) 이다. 여기서, θn 는, 2·π·d·n·sinφ/λ 로 표현된다. θn 은 기준 방사 소자로부터 카운트하여 n 번째 방사 소자의 웨이트 계수의 위상 회전 성분이다. 또, d 는 방사 소자들간의 간격 거리이고, φ 는 급전부로부터 본 빔의 지향 방향각이며, λ 는 신호의 파장이다. 이 관계식에 따라서 지향 방향 편차가 보정되고, 널 신호 발생 신호 출력 YRFS 가 최소화된다. 한편, 보정 후의 웨이트 계수는, 복수의 빔의 각각에 대해, 지향 방향을 개별적으로 보정하지 않는다. 그 웨이트 계수는, 멀티 빔에 대해, 빔 방향의 지향 방향을 한번에 수정 (보정) 한다.
또한, φ 는 급전부로부터 본 빔 지향 각도이며, 반사경을 갖는 경우, 이 빔은 반사경에 의해 반사되어, 원하는 방향으로 빔 (2 차 패턴) 이 생성된다. 따라서, φ 는 안테나의 빔 지향 방향과는 상이하다. 그러나, 급전부로부터 본 빔 방향의 변화는, 반사경의 형상이 고정된 경우의 최종 빔 방향 (2차 패턴) 의 변화와 유일한 관계를 갖는다. 이 때문에, 위상 변화분을 생성함으로써, 전체 안테나에 의해 요망되는 방향으로 빔이 생성된다.
널 빔의 지향 방향의 편차가 허용가능 범위 내에 있게 될 때까지, 상기 처리가 반복된다.
다음으로, 디지털 처리 단계 폐루프의 동작의 제어가 설명될 것이다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 입력 벡터 X(t) 와 널 신호 형성을 위한 웨이트 계수 W(t) 와의 내적에 의해, 신호 출력 Y(t) 가 산출된다. 입력 벡터 X(t) 와 널 신호 형성을 위한 웨이트 계수 W(t) 는 각각 시각 t 에 의존한다. 한편, 시각 t 는, 웨이트 계수의 일시적 변동을 나타내는 파라미터이다.
여기서, 오차량 e(t) 로서, RF 센서 빔을 생성하는 웨이트 계수와 지상으로부터의 참조 신호 방향으로의 입력 벡터와의 내적으로 나타내지는 검출 신호와 참조 신호와의 차이의 제곱을 상정한다. 즉, e(t)=(R-Y(t))2 에 의해, 오차량이 얻어진다.
이 오차량에 대한 변동을 취함으로써, 웨이트 계수 W(t) 에 대한 미분 방정식이 도출된다.
도 4에 나타낸, 디지털 처리 단계 폐루프의 동작에서는, 미분 방정식에 따라서, 오차 성분 e(t) 가 제로가 되도록 하는 제어가 수행된다.
실제 디지털 회로 상에서의 가중 계수는 시간의 차분을 포함하고, 매 샘플 시각마다 순차적으로 갱신된다.
본 발명의 안테나 빔 지향 장치에 의하면, 간단한 연산 기능을 부가함으로써, 궤도상에서의 빔 지향 방향에 대한 보정이 수행된다. 즉, 도 3 에 도시된 바와 같이, 특별한 기기를 추가하는 일 없이, 확립된 빔 형성 장치의 연산 프로세서에 간단한 벡터 연산 기능이 추가되기만 하면 된다. 예를 들어, 안테나 빔 도래 방향을 추정하는 특정 안테나, 또는 안테나 빔의 지향을 보정하는 기구, 또는 전파의 위상면을 변화시키는 위상 시프터 등을 추가하는 것은 불필요하다. 따라서, 장치의 비용이 억제된다.
한편, 본 예시적인 실시형태에서는, 도 3 에서, 수신 안테나에 웨이트 계수가 적용되지만, 수신 안테나와 동시에, 송신 안테나에서, 빔 지향 방향이 보정될 수도 있다.
본 예시적인 실시형태에서는, 본 발명이 반사경을 이용하는 위상 어레이 급전부의 안테나에 적용되는 실시예가 도시되지만, 본 발명의 방법은, 직접 방사형의위상 어레이 안테나에도 또한 적용될 수도 있다.
예시적인 실시형태를 참조해 본 발명이 설명되었지만, 본 발명은 전술한 예시적인 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 형태들 또는 세부사항들 면에서, 당업자가 이해할 수 있는, 본 발명의 범주에서의 다양한 변경들이 수행될 수 있다.
이 출원은 2009 년 12 월 3 일에 출원된 일본 특허출원 제 2009-275711 호를 기초로 하는 우선권을 주장하며, 그 전체 개시사항은 참조로서 여기에 포함된다.
산업상의 이용 가능성
본 발명은, 안테나 빔 지향 장치에 적용될 수 있다. 특히, 본 발명은 위상 어레이 급전계를 갖는 반사경 안테나를 구비하여 궤도상에서의 지향 오차를 보정하는 안테나 빔 지향 장치에 바람직하게 적용된다. 또한, 본 발명은, 정지위성에서 이용되는 안테나 빔의 지향 방향을 보정하는 방법으로서 사용 가능하다.
1 안테나 빔 지향 장치
2 급전부
11 반사경
12, 31 방사 소자
13 입력 신호 벡터
14 웨이트 벡터
15 웨이트 계수 재생성 회로
16 입력 신호
17 빔 지향 일탈 후의 입력 신호
18 수신 신호 전력
19 비컨 신호 출력
20 정지위성
21 지구
22 서비스 영역 (예)
23 비컨 지상국
32 저잡음 수신기
33 주파수 변환기
34 AD 변환기
35 디지털 빔 형성 회로
36 웨이트 계수 재생성 회

Claims (8)

  1. 어레이 급전계 (array power feeding system) 를 구비한 안테나 빔 지향 장치로서,
    입력 신호를 기초로 입력 신호 벡터를 생성하는 입력 신호 벡터 생성 수단;
    웨이트 벡터를 유지하는 웨이트 벡터 유지 수단;
    상기 입력 신호 벡터와 상기 웨이트 벡터와의 내적의 값에 기초하여, 참조 신호에 대해 상기 내적의 값이 제 1 값이 되도록 상기 웨이트 벡터를 보정하는 웨이트 보정 수단; 및
    상기 참조 신호의 방향으로 널 빔을 형성하는 빔 형성 수단을 포함하고,
    상기 형성된 널 빔에 의한 참조 신호가 수신되고,
    상기 웨이트 보정 수단은, 상기 형성된 널 빔에 의한 참조 신호에 의해 생성되는 입력 신호 벡터와 상기 웨이트 벡터와의 내적 및 상기 제 1 값에 기초하여, 오차 성분을 생성하고, 상기 오차 성분이 제로가 되도록 상기 웨이트 벡터를 보정하고,
    상기 오차 성분은 e(t) 이고 상기 e(t) 는 식 :
    e(t) = (R-Y(t))2 에 의해 얻어지고,
    상기 t 는 시간이고,
    상기 Y(t) 는 상기 제 1 값이고,
    상기 R 은 상기 형성된 널 빔에 의한 참조 신호에 의해 생성된 상기 입력 신호 벡터와 상기 웨이트 벡터의 내적의 값인, 안테나 빔 지향 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이트 보정 수단은 상기 웨이트 벡터의 성분의 위상을 변경함으로써 상기 웨이트 벡터를 보정하는, 안테나 빔 지향 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    빔이 생성되고, 상기 빔의 방향은 상기 웨이트 벡터의 상기 성분의 위상을 변경함으로써 제어되는, 안테나 빔 지향 장치.
  5. 어레이 급전계를 구비한 안테나 빔 지향 장치에서 안테나 빔의 지향 방법으로서,
    입력 신호를 기초로 입력 신호 벡터를 생성하는 단계;
    상기 입력 신호 벡터와 웨이트 벡터와의 내적의 값에 기초하여, 참조 신호에 대해 상기 내적의 값이 제 1 값이 되도록 상기 웨이트 벡터를 보정하는 단계;
    상기 참조 신호의 방향으로 널 빔을 형성하는 단계;
    상기 형성된 널 빔에 의한 참조 신호를 수신하는 단계;
    상기 형성된 널 빔에 의한 참조 신호에 의해 생성되는 입력 신호 벡터와 웨이트 벡터의 내적 및 상기 제 1 값을 기초로 오차 성분을 생성하는 단계; 및
    상기 오차 성분이 제로가 되도록 상기 웨이트 벡터를 보정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 오차 성분은 e(t) 이고 상기 e(t) 는 식 :
    e(t) = (R-Y(t))2 에 의해 얻어지고,
    상기 t 는 시간이고,
    상기 Y(t) 는 상기 제 1 값이고,
    상기 R 은 상기 형성된 널 빔에 의한 참조 신호에 의해 생성된 상기 입력 신호 벡터와 상기 웨이트 벡터의 내적의 값인, 안테나 빔 지향 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 웨이트 벡터는 상기 웨이트 벡터의 성분의 위상을 변경함으로써 보정되는, 안테나 빔 지향 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    빔을 생성하는 단계로서, 상기 빔의 방향은 상기 웨이트 벡터의 상기 성분의 위상을 변경함으로써 제어되는, 상기 빔을 생성하는 단계를 더 포함하는, 안테나 빔 지향 방법.
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