KR101939758B1 - 안테나 성능 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 안테나 성능 측정 방법은, 안테나가 객체 탐지를 위한 무선 신호를 방사하는 단계, 탐지부가 상기 안테나와 근접하여 상기 안테나로부터 방사된 무선 신호를 탐지하는 단계 및 계측부가 상기 탐지부에서 탐지된 무선 신호에 대하여 제1 신호를 계측하는 단계, 상기 계측부가 상기 안테나와 탐지부가 전기적으로 연결된 상태와 대응되는 회로 배치에서 제2 신호를 계측하는 단계 및 상기 계측부가 상기 계측된 제1 신호 및 제2 신호를 이용하여 EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 값을 계산하여, 계산된 EIRP 값을 토대로 상기 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

안테나 성능 측정 방법 {Method for measuring performance of antenna}

본 발명은 안테나 성능 측정 방법에 관한 것이고, 특히 본 발명은 근접전계 시험장(near-field measurement facility)에서 수행되는 안테나 성능 측정 방법에 관한 것이다.

레이더는 매우 짧은 시간에 발생시킨 마이크로파 또는 밀리미터파를 높은 지향성을 가진 안테나를 이용하여 목표물에 방사한 후, 목표물로부터 반사되는 반사파를 수신하여 레이더로부터 목표물까지의 거리 또는 목표물의 형태를 감지하는 장치이다.

이와 같은 레이더 안테나의 특성에 따른 유효 등방 복사 전력 EIRP(Effective Isotropic Radiated Power)은 안테나의 방사 출력에 관한 ERP(Effective Radiated Power)와 구별된다. ERP는 실효 복사 전력으로 안테나의 공급 전력과 안테나의 상대 이득을 곱한 값이며, EIRP는 등가 등방 복사 전력으로서 안테나의 공급 전력과 안테나의 절대이득을 곱한 값이다.

최근 장거리 탐지 레이더를 위한 기술 연구가 활발하지만, 연구된 장거리 탐지 레이더의 성능 검증을 위한 기술 개발은 미흡한 실정이다. 특히, 장거리 레이더의 개발 중 실제 시험장 환경에서 EIRP를 정확하게 측정하는데 어려움이 있었다.

EIRP(Effective Isotropic Radiated Power)는 송신기의 출력이 안테나를 통해 공간상으로 방사되는 전력(유효 등방 복사 전력)을 의미하며, 레이더의 탐지거리 성능에 영향이 있는 직접적 요소이므로 정확하게 측정되어야 한다.

일반적으로 장거리용 레이더 안테나 장치의 원전계(far-field) 성능 시험은 원전계 모사를 위한 충분한 거리를 확보하는데 있어서 한계가 있고, 원전계 성능 시험 과정 중에 발생하는 외부 환경에 의한 클러터 영향 등과 같은 제한 사항이 있어, 레이더 안테나 장치의 원전계 성능 시험을 수행하는데 어려움이 있었다.

이에 따라, 최근에는 장거리용 레이더 안테나 장치의 성능 검증을 근접전계(near-field) 시험장에서 수행하고 있다. 근접전계 시험은 신호 발생기나 네트워크 분석기로 연속파 혹은 펄스 형태의 신호를 발생시켜 전자기적으로 가까운 거리에서 측정하는 방법이다. 본 발명은 근접전계 시험을 기반으로 수행되는 장거리용 레이더 안테나의 방사 성능을 측정하는 안테나 성능 측정 방법에 관한 것이다.

한국 등록 특허 제10-1494390호 (등록)

상기 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해, 측정 영역에 종속되지 않아 측정 시간을 단축시킬 수 있으며, 정확한 EIRP 측정이 가능한 안테나 성능 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 안테나 성능 측정 방법은, 안테나가 객체 탐지를 위한 무선 신호를 방사하는 단계, 탐지부가 상기 안테나와 근접하여 상기 안테나로부터 방사된 무선 신호를 탐지하는 단계 및 계측부가 상기 탐지부에서 탐지된 무선 신호에 대하여 제1 신호를 계측하는 단계, 상기 계측부가 상기 안테나와 탐지부가 전기적으로 연결된 상태와 대응되는 회로 배치에서 제2 신호를 계측하는 단계 및 상기 계측부가 상기 계측된 제1 신호 및 제2 신호를 이용하여 EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 값을 계산하여, 계산된 EIRP 값을 토대로 상기 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 신호 및 제2 신호를 이용하여 상기 탐지부에 수신되는 수신 전력 값을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정하는 단계는 상기 계산된 수신 전력 값을 기반으로 상기 EIRP 값을 계산할 수 있다.

또한, 상기 계측부는, 상기 안테나의 성능 측정을 위한 측정 신호를 상기 안테나 측으로 송출하는 송출단자 및 상기 탐지부로부터 탐지된 무선 신호에 따른 전기적 신호를 입력받는 입력단자를 포함할 수 있다.

또한, 상기 송출단자와 상기 안테나를 연결하는 제1 라인, 상기 탐지부와 상기 입력 단자를 연결하는 제2 라인 및 상기 안테나와 연결되는 상기 제1 라인의 일단과 상기 탐지부와 연결되는 상기 제2 라인의 일단을 선택적으로 전기적으로 연결하는 전력패스부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 라인을 통해 상기 송출단자로부터 상기 측정 신호가 상기 안테나 측으로 송출됨에 따라 상기 송출된 측정 신호를 수신 시에 제3 신호를 계측하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정하는 단계는, 상기 제1 신호, 제2 신호 및 상기 제3 신호를 이용하여 상기 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 안테나 성능 측정 방법이 컴퓨터에서 수행하기 위한 컴퓨터에서 판독 가능한 프로그램이 기록된 저장 매체를 제공한다.

본 발명의 안테나 성능 측정 방법은 안테나에 연결된 케이블(라인)의 전력 및 케이블의 신호의 비율에 대한 측정 값을 이용하기 때문에 측정 포인트 수에 종속되지 않아 짧은 시간 안에 정확하게 측정할 수 있는 이점이 있다.

도1은 본 발명 및 종래의 안테나 성능 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도2는 종래의 안테나 성능 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 성능 측정 시스템(10)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 입력 전력을 측정하기 위한 안테나 성능 측정 시스템의 연결 관계를 나타내는 예시도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 신호를 측정하기 위한 안테나 성능 측정 시스템의 연결 관계를 나타내는 예시도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 성능 측정 방법을 시간의 흐름에 따라 개략적으로 도시한 흐름도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될

수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록"등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

EIRP(Effective Isotropic Radiated Power)는 송신기의 출력이 안테나를 통해 공간상으로 방사되는 전력(등가 등방 복사 전력)을 의미하며, 레이더의 탐지거리 성능에 영향이 있는 직접적 요소이므로 정확하게 측정되어야 한다.

일반적으로 장거리용 레이더 안테나 장치의 원전계(far-field) 성능 시험은 원전계 모사를 위한 충분한 거리를 확보하는데 있어서 한계가 있고, 원전계 성능 시험 과정 중에 발생하는 외부 환경에 의한 클러터 영향 등과 같은 제한 사항이 있어, 레이더 안테나 장치의 원전계 성능 시험을 수행하는데 어려움이 있었고, 이에 따라, 최근에는 장거리용 레이더 안테나 장치의 성능 검증을 근접전계(near-field) 시험장에서 수행하고 있다.

이하에서는 도1 내지 도5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 성능 측정 시스템 및 방법을 종래에 이용되어 왔던 안테나 성능 측정 방법과 비교하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 도1은 본 발명 및 종래의 안테나 성능 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도1에 도시된 바와 같이, 안테나 성능 측정 시스템은 기본적으로 레이더 안테나(100), 탐지부(200) 및 계측부(300)를 포함한다.

안테나(100)는 객체 탐지를 위하여 무선 신호를 방사하는 구성으로서, 예컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나(100)는 장거리용 레이더 안테나일 수 있다.

탐지부(200)는 안테나(100)와 근접한 거리에 위치하여, 안테나(100)로부터 방사된 무선 신호를 탐지하며, 본 발명의 탐지부(200)는 예를 들어 프로브(probe)일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 성능 측정 시스템은 안테나(100)와 탐지부(200)를 챔버(chamber) 내에 마련하여, 안테나의 성능을 측정할 수 있다.

또한, 계측부(300)는 안테나(100) 및 탐지부(200)에서 방사 및 탐지되는 무선 신호를 계측한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 계측부(300)는 안테나(100)와 탐지부(200)와 전기적으로 연결되어, 계측부의 송출 전력 레벨과 입력 전력 레벨의 비에 따른 근접전계 시험 데이터를 측정하고, 측정된 근접전계 시험 데이터를 이용하여 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정할 수 있다. 여기서, 상기 안테나(100)는 장거리용 레이더 안테나일 수 있고, 탐지부(200)는 프로브(probe)일 수 있으며, 계측부(300)는 PNA-X 마이크로파 네트워크 분석기(Microwave Network Analyzer)로 구현될 수 있다.

이때, 근접전계 시험장에서 EIRP 계산을 위해서는 탐지부(probe)가 수신하는 전력값을 알아야 한다. 하지만, 안테나에서 고출력의 송신 빔이 방사되는 동안에는 전력값을 직접 측정할 수 없다. 따라서, 종래에는 손실 값을 알고 있는 케이블(cable)을 추가하여 근접한 거리의 공간상에 방사된 전력을 측정 후, 디임베딩(de-embedding)하는 방법으로 EIRP를 측정하였다.

디임베딩(de-embedding)은 고유한 시험대상장비(DUT: Device Under Test or AUT: Antenna Under test)의 측정치를 얻기 위하여 시험대상장비에 연결된 테스트 픽스처(test fixture)나 불필요한 부분들을 제거하는 것, 또는 임의의 회로에서 어느 특정한 부분의 특성만을 추출하는 것을 말한다. 커넥터 또는 테스트 픽스처의 특성을 알면 테스트 계측부를 이용한 측정에서 디임베딩을 통해 이를 쉽게 제거할 수 있으며, 결과적으로 시험대상장비만 측정할 수 있게 된다.

일반적인 디임베딩 방법은 측정이나 시뮬레이션에 의해 얻어진 값으로부터 구현되는 N-포트 파라미터의 역행렬을 사용한다. 종래 상용 시뮬레이션 툴은 최대 4-포트와 12-포트 회로까지 역행렬을 통한 디임베딩 기능을 지원하고 있다. 그런데, 역행렬을 이용하는 종래 방법에 따르면, N-포트 네트워크의 역행렬을 계산하여야 하므로, 시험대상장비(네트워크)의 포트 개수가 늘어남에 따라 계산이 복잡해져 계산 오차가 커지고 계산 시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있다.

종래의 안테나 성능 측정 시스템을 이용하여 안테나의 유효 등방 복사 전력(EIRP)을 측정하기 위해서는, 원하는 주파수마다 근접전계 영역의 일부를 측정하고 평균을 내야 한다. 예를 들어, 3 point 3 point 의 평균 수신전력을 구하려면 하나의 주파수에서 9회의 수신 전력 레벨을 측정해야 하며, 정확한 측정을 위해 측정 영역을 넓히면 측정 횟수는 급격히 증가하게 된다. 또한, 측정의 정확성을 위해 측정된 근접 전계 데이터의 크기가 평평한 영역을 찾아서 측정해야 한다.

하지만, 본원 발명에 따른 안테나 성능 측정 시스템을 이용하여 안테나의 유효 등방 복사 전력(EIRP)을 계산하면, 계측부의 송신 전력 레벨과 안테나단(Antenna Under Test, AUT)에 입력되는 전력만을 측정하여 탐지부에서 수신되는 전력을 계산할 수 있다. 따라서, 측정영역에 종속되지 않아 안테나 성능 측정 시간을 단축시킬 수 있으며, 근접 전계 데이터의 크기 분석에 따른 오차가 포함되지 않기 때문에 더욱 정확한 EIRP 측정이 가능하다.

안테나 성능 측정 시스템에서는 피측정 안테나와 탐지부만의 상대적인 신호 크기의 비로 이득을 구한다. 하지만, 안테나 성능 측정 시스템의 현실적인 구현을 위해 계측부의 입력단자(입력) 및 송출단자(출력)에 케이블이 연장되며, 이득을 구하기 위해서는 피측정 안테나와 탐지부의 크기 비만 남도록 연장된 케이블을 디임베딩 한다. 안테나의 이득은 상대적인 값이기 때문에 위와 같은 방법으로 구해지지만, EIRP는 송신출력과 안테나의 이득 곱으로 표현되는 절대 값이기 때문에 계측부(PNA)에서 측정되는 신호 크기 비를 절대적인 전력으로 변환해주기 위해 탐지부(예를들어, 프로브(probe))의 출력 전력(P_{r, probe})을 구하여야 한다.

상술한 바와 같은 종래의 안테나 성능 측정 방법과 본원 발명을 비교하며 설명하기 위해 도2 내지 도5를 참고하여 상세하게 설명하도록 한다. 도2는 종래의 안테나 성능 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도3 내지 도5는 본 발명의 안테나 성능 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

먼저, 종래의 안테나 성능 측정 방법을 살펴보기 위해 도1 및 도2를 참조한다.

종래의 안테나 성능 측정 시스템에서, 탐지부(200)에서의 실제 수신 전력 레벨을 계산하기 위해서는 일종의 디임베딩 과정이 수행되는데, 이 과정은 아래 <수학식1>을 통해 수행된다.

여기서, S₂₁은 계측부(300)의 송출단자(P1)에서 계측되는 송출 전력 레벨 및 입력단자(P2)에서 계측되는 입력 전력 레벨의 비(ratio)로 정의되는 근접전계시험 데이터이다. <수학식1>의 P_{t, PNA}는 계측부 송출단자(P1)에서의 송출 전력 레벨이고, P_{r, PNA}는 계측부의 입력단자(P2)에서의 입력 전력 레벨이며, P_{r, probe}는 탐지부(200)에서의 수신 전력 레벨(값)이고, L_{r, cable}은 입력단자(P2)와 탐지부(200)의 연결 케이블의 손실을 나타낸다. 즉, EIRP를 계산하기 위해서는 탐지부(200)에서의 수신 전력 레벨(P_{r, probe})을 계산하여야 하고, 상기 수신 전력 레벨(P_{r, probe})을 계산하기 위해서는 입력단자(P2)와 탐지부의 연결 케이블의 손실(L_{r, cable})과 계측부(300)에서 입력되는 입력 전력 레벨(P_{r, PNA})을 측정하여야 한다.

수신 전력 레벨(P_{r, probe})을 계산하기 위한 연결 케이블의 손실(L_{r, cable})과 입력 전력 레벨(P_{r, PNA})을 측정하기 위해서는, 도2에 도시된 바와 같이 신호 발생기(Signal generator) 및 파워 미터(Peak Power meter)를 이용하여야 한다.

도2와 같이, 입력 전력 레벨(P_{r, PNA})은 계측부(300)의 입력단자(P2)와 연결되는 앞단의 케이블을 파워미터로 측정하여야 하기 때문에, 측정되는 데이터(전력 레벨)를 자동적으로 계측할 수 없다. 따라서, 종래의 안테나 성능 측정 시스템은 아래 <수학식2>를 통해 산출되는 보상값(C)을 산출하여, 산출된 보상값을 도1과 같은 셋팅을 통해 측정된 근접전계시험 데이터(S₂₁)에 보상해주었다.

여기에서, C는 보상값, pts_x는 근접전계 측정 영역의 x축 측정 그리드(grid), pts_y는 근접전계 측정 영역의 y축 측정 그리드, freq는 해당 주파수, M과 N은 공간 상에 분포된 근접전계의 전력을 측정하기 위하여 기 설정된 측정 포인트 수이다. 즉, 종래의 방법은 공간상에 분포된 근접전계의 전력을 측정하기 때문에 정확도를 향상시키기 위해 다수의 포인트(예를 들어, 3 X 3 포인트)를 복수회 반복(복수개의 주파수를 이용하는 경우)하여 측정한다. 예컨대, 3 X 3 포인트를 2회 반복하여 측정이 정확한지 검증하기 위해서는 총 18회의 포인트에서 측정을 수행하여야 한다. 따라서, 측정 포인트 수가 증가될 경우, 측정 횟수는 매우 큰 폭으로 증가하게 된다.

이렇게, 종래에는 <수학식2>와 같이, 산출된 보상값(C)을 근접전계시험 데이터(S₂₁)에 보상함에 따라 입력 전력 레벨(P_{r, PNA})을 산출하여, 보상된 입력 전력 레벨(P_{r, PNA})을 <수학식1>에 적용하여, 수신 전력 레벨(P_{r, probe})을 계산하였다. 종래의 입력 전력 레벨(P_{r, PNA})을 산출하는 방법은 아래 <수학식3>과 같다.

상술한 종래 안테나 성능 측정 시스템과 대비되는 본 발명의 안테나 성능 측정 시스템을 도1, 도3 내지 도5를 참조하여 이하 상세하게 설명한다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 성능 측정 시스템(10)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도3과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 성능 측정 시스템(10)은 안테나(100), 탐지부(200), 계측부(300), 파워미터(power meter, 400) 및 전력패스부(500)를 포함할 수 있다.

본 발명의 안테나 성능 측정을 위한 EIRP를 계산하기 위해 종래와 마찬가지로 탐지부(프로브)에 수신되는 수신 전력 레벨을 계산하여야 한다. 다만, 종래에는 탐지부의 수신 전력 레벨을 계산하기 위한 보상값을 구하기 위하여 다수의 측정 포인트를 설정하여 설정된 포인트를 반복 측정하였지만, 본 발명에서는 탐지부(200)의 수신 전력 레벨을 계산하기 위하여, 기 설정된 다수 포인트에 따른 반복 측정을 수행하지 않고도 탐지부의 수신 전력 레벨을 계산하기 위한 보상값을 구할 수 있다.

이를 위하여, 먼저 본 발명의 안테나 성능 측정 시스템은 도1과 같이, 계측부(300)의 송출단자(P1)와 안테나(100)를 제1 라인으로 연결하고, 계측부(300)의 입력단자(P2)와 탐지부(200)를 제2 라인으로 연결하여, 무선 신호를 방사하는 안테나(100)와 근접하여 위치하는 탐지부(200)에서 탐지된 무선 신호에 대한 제1 신호를 계측한다. 여기서, 제1 신호는 근접전계 시험 데이터로서, 아래 <수학식4>와 같이 정의될 수 있다.

안테나 성능을 측정하기 위한, EIRP를 계산하기 위해 계측부(300)에 입력되는 전력 레벨과 계측부(300)와 탐지부(200)를 연결하는 제2 라인(케이블)의 손실 값을 측정하고, 이에 따라 탐지부(200)가 수신하는 수신 전력 값을 계산하여 EIRP 근접전계 데이터로 변환하여야 한다.

이를 위한 본 발명의 수신 전력 값을 계산하기 위한 보상값을 아래 <수학식5>, <수학식6>을 통해 알아보기로 한다.

|S₂₁|은 계측부(300)의 송출단자(P1)에서 계측되는 송출 전력 레벨 및 입력단자(P2)에서 계측되는 입력 전력 레벨의 비(ratio)로 정의되는 제1 신호(근접전계시험 데이터)이다. <수학식1>의 P_{t, PNA}는 계측부 송출단자(P1)에서의 송출 전력 레벨이고, P_{r, PNA}는 계측부의 입력단자(P2)에서의 입력 전력 레벨이며, P_{r, probe}는 탐지부(200)에서의 수신 전력 레벨(값)이고, L_{r, cable}은 입력단자(P2)와 탐지부(200)의 제2 라인의 손실을 나타낸다.

<수학식6>은 <수학식5>를 수신 전력 레벨(P_{r, probe})로 정리한 것이다.

즉, <수학식6>을 통해 수신 전력 레벨(P_{r, probe})은 제1 신호에 송출 전력 레벨(P_{t, PNA})과 제2 라인(P2)의 손실(L_{r, cable})을 보상해주어 산출할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 입력 전력을 측정하기 위한 안테나 성능 측정 시스템의 연결 관계를 나타내는 예시도이다. 본 발명에서는 상기 송출 전력 레벨 X 제2 라인의 손실(P_{t, PNA} X L_{r, cable})을 구하기 위해, 도5와 같이 계측부(300)의 송출단자(P1)와 안테나(100)를 연결하는 제1 라인을 파워미터(400)와 연결하여, 계측부(300)의 송출단자(P1)에서 안테나(200) 측으로 송출되는 측정 신호를 파워미터(400)가 수신하고, 파워미터(400)는 수신 시에 파워미터의 입력단자에서의 안테나 입력 전력(이하, 제3 신호라 함)(P_{in, AUT})을 측정한다.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 신호를 측정하기 위한 안테나 성능 측정 시스템의 연결 관계를 나타내는 예시도이다.

본 발명의 안테나 성능 측정 시스템(10)은 도5에 도시된 바와 같이, 전력 패스부(500)에 의해 계측부(300)의 송출단자(P1)와 연결되는 제1 라인의 일단과 계측부(300)의 입력단자(P2)와 연결되는 제2 라인의 일단이 선택적으로 전기적으로 연결되는, 안테나(100)와 탐지부(200)가 전기적으로 연결된 상태와 대응되는 회로 배치를 통해, 본 발명의 계측부(300)는 제2 신호를 계측할 수 있다. 여기서 제2 신호는 제1 신호와 마찬가지로 송출단자(P1)에서 계측되는 송출 전력 레벨과 입력단자(P2)에서 계측되는 입력 전력 레벨의 비(ratio)로 정의될 수 있다.

여기서, 도5에 도시된 바와 같은 전력 패스부(500)에 의해 각 일단이 연결된 제1 라인과 제2 라인의 길이의 합은 도1에 도시된 각각 안테나(100)와 탐지부(200)와 연결되어 있던 제1 라인 및 제2 라인의 길이 합과 동일하게 설정되는 것이 바람직하다.

본 발명의 계측부(300)는 도5와 같이 제1 라인과 제2 라인이 전력 패스부(500)에 의해 연결된 상태에서 제2 신호를 계측한다. 여기서, 제2 신호는 아래 <수학식7>과 같이 정의될 수 있다.

여기서, |S'₂₁|는 제2 신호(근접전계 시험 데이터)이고, P_{in, AUT}는 일 실시예에 따른 도4와 같은 연결상태에서 파워미터에 의해 측정되는 제3 신호(안테나 입력 전력)이다.

상기 <수학식7>을 송출 전력 레벨 X 제2 라인의 손실(P_{t, PNA} X L_{r, cable})에 대하여 정리하면 다음과 같다.

따라서, <수학식8>을 <수학식6>에 대입함으로써, EIRP를 계산하기 위한 수신 전력 레벨(P_{r, probe})을 산출할 수 있는 수학식은 아래 <수학식9>와 같다.

즉, 본 발명에서는 도3 및 도4와 같은 안테나 성능 측정 시스템(10) 연결구조를 통해 종래와 같이 다수의 측정 포인트를 설정하지 않고도, EIRP를 계산하기 위한 탐지부(200)로의 수신 전력 레벨(P_{r, probe})을 계산할 수 있게 된다. 이로써, 계산된 수신 전력 레벨(P_{r, probe})을 기반으로 EIRP(유효 등방 복사 전력)을 계산하여 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정할 수 있다.

도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 성능 측정 방법을 시간의 흐름에 따라 개략적으로 도시한 흐름도이다.

먼저, S60 단계에서, 본 발명의 계측부(300)는 제1 라인에 의해 송출단자(P1)와 안테나(100)를 연결하고, 제2 라인에 의해 입력단자(P2)와 탐지부(200)를 연결한 상태에서 송출 전력 레벨(P_{t, PNA}) 및 입력 전력 레벨(P_{r, PNA})의 비(ratio)로 정의되는 제1 신호(|S₂₁|)를 계측한다.

다음으로, S61 단계에서, 계측부(300)와 파워미터(400)를 제1 라인으로 연결한 후, S62 단계에서, 파워미터(400)는 송출단자(P1)에서 안테나(200) 측으로 송출되는 측정 신호 수신 시 파워미터 입력단자에서의 제3 신호(안테나 입력 전력) (P_{in, AUT})를 계측한다.

그리고, S63 단계에서, 도5와 같이 전력패스부(500)를 통해 안테나(100) 및 탐지부(200)와 연결되어 있던 제1 라인 및 제2 라인의 각 일단부를 서로 연결하여, S64 단계에서, 계측부(300)는 제1 신호와 마찬가지로 송출 전력 레벨(P_{t, PNA}) 및 입력 전력 레벨(P_{r, PNA})의 비(ratio)로 정의되는 제2 신호(|S'₂₁|)를 계측한다. 그리고, S65 단계에서, 본 발명의 계측부(300)는 계측된 제2 신호 및 제3 신호를 이용하여 보상 값을 산출한다. 여기서, 보상 값은 송출 전력 레벨 X 제2 라인의 손실(P_{t, PNA} X L_{r, cable})로 나타낼 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 보상 값은 상기 <수학식8>과 같다.

이렇게, 본 발명의 계측부(300)는 보상 값을 산출한 후, 산출된 보상 값을 제1 신호에 적용함으로써, S66 단계에서 탐지부(200)로 수신되는 수신 전력 레벨(P_{r, probe})을 계산한다. 이와 같은 수신 전력 레벨의 계산 방법은 상기 <수학식9>와 같다.

상술한 바와 같은 계측 단계들은 근접전계 전용 안테나 시험장에서 내부에서 수행되었으므로, 수신 전력 레벨을 계산하고 난 후, S67 단계에서 원전계(far-field) 패턴으로 변환하여, S68 단계에서 EIRP(유효 등방 복사 전력)을 계산하고, S69 단계에서 계산된 EIRP를 토대로 장거리용 레이더 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체 등이 포함될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 안테나 성능 측정 시스템
100: 안테나
200: 탐지부
300: 계측부
400: 파워미터(power meter)
500: 전력패스부
P1: 송출단자
P2: 입력단자

Claims (10)

1. 근접 전계(near-field) 전용 안테나 시험장 내부에서 수행되는 안테나 성능 측정 방법에 있어서,
   안테나가 객체 탐지를 위한 무선 신호를 방사하는 단계;
   탐지부는 상기 안테나와 근접한 위치에서 상기 안테나로부터 방사된 무선 신호를 탐지하는 단계; 및
   계측부가 상기 탐지부에서 탐지된 무선 신호에 대하여 제1 신호를 계측하는 단계;
   상기 계측부가 상기 안테나와 상기 탐지부가 전기적으로 연결된 상태와 대응되는 회로 배치에서 제2 신호를 계측하는 단계;
   상기 제1 신호 및 제2 신호를 이용하여 상기 탐지부에 수신되는 수신 전력 값을 계산하는 단계; 및
   상기 계측부가 상기 계산된 수신 전력 값을 기반으로 EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 값을 계산하여, 계산된 EIRP 값을 토대로 상기 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정하는 단계를 포함하되,
   상기 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정하는 단계는, 상기 계산된 수신 전력 값과 상기 계측부의 송출 전력 레벨의 곱으로 상기 안테나의 무선 신호 방사 성능과 비례하는 상기 EIRP 값을 계산함으로써, 상기 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정하는 것을 특징으로 하는 안테나 성능 측정 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 계측부는, 상기 안테나의 성능 측정을 위한 측정 신호를 상기 안테나 측으로 송출하는 송출단자 및 상기 탐지부로부터 탐지된 무선 신호에 따른 전기적 신호를 입력받는 입력단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 성능 측정 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 송출단자와 상기 안테나를 연결하는 제1 라인;
   상기 탐지부와 상기 입력 단자를 연결하는 제2 라인; 및
   상기 안테나와 연결되는 상기 제1 라인의 일단과 상기 탐지부와 연결되는 상기 제2 라인의 일단을 선택적으로 전기적으로 연결하는 전력패스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 성능 측정 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 신호를 계측하는 단계는,
   상기 안테나와 연결되는 상기 제1 라인의 일단과 상기 탐지부와 연결되는 상기 제2 라인의 일단이 상기 전력패스부에 의해 연결되는 회로 배치를 통해 상기 제2 신호를 계측하는 것을 특징으로 하는 안테나 성능 측정 방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호는, 상기 송출단자에서 계측되는 송출 전력 레벨 및 상기 입력단자에서 계측되는 입력 전력 레벨의 비(ratio)로 정의되는 것을 특징으로 하는 안테나 성능 측정 방법.
8. 제5항에 있어서,
   상기 제1 라인을 통해 상기 송출단자로부터 상기 측정 신호가 상기 안테나 측으로 송출됨에 따라 상기 송출된 측정 신호를 수신 시에 제3 신호를 계측하는 단계를 더 포함하고,
   상기 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정하는 단계는, 상기 제1 신호, 제2 신호 및 상기 제3 신호를 이용하여 상기 안테나의 무선 신호 방사 성능을 측정하는 것을 특징으로 하는 안테나 성능 측정 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 수신 전력 값을 계산하는 단계는,
   상기 제2 신호 및 제3 신호를 이용하여 상기 제1 신호를 보상하기 위한 보상 값을 산출하는 단계 및 산출된 보상 값을 이용하여 상기 제1 신호를 보상함에 따라 상기 탐지부에 수신되는 수신 전력 값을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 성능 측정 방법.
10. 제1항 및 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 안테나 성능 측정 방법을 위한 분석 방법을 컴퓨터에서 수행하기 위한 컴퓨터에서 판독 가능한 프로그램이 기록된 저장 매체.

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