KR101985909B1 - System and method for ultra high speed far-field correction of phased array antenna - Google Patents

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KR101985909B1 KR1020180001249A KR20180001249A KR101985909B1 KR 101985909 B1 KR101985909 B1 KR 101985909B1 KR 1020180001249 A KR1020180001249 A KR 1020180001249A KR 20180001249 A KR20180001249 A KR 20180001249A KR 101985909 B1 KR101985909 B1 KR 101985909B1
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민병욱
윤영중
육종관
윤홍집
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연세대학교 산학협력단
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters

Abstract

The present invention relates to a far-field correcting system which selects some of a plurality of antenna modules included in a phase array antenna when a phase is corrected and varies phases of the selected antenna modules together to more rapidly correct a far-field and a method thereof. According to the present invention, the far-field correcting system comprises: a phase array antenna including a plurality of arranged antenna modules; a phase setter for setting a phase target direction of the phase array antenna; a receiver for detecting a signal of the phase array antenna; and a phase controller for selecting the antenna modules to vary phases thereof until a valid signal is detected in the phase target direction through the receiver and varying the phases of the antenna modules which are selected to be varied.

Description

위상 배열 안테나의 초고속 원거리장 보정 시스템 및 방법 {System and method for ultra high speed far-field correction of phased array antenna}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a system and method for ultra-high speed far field correction of phased array antennas,

본 발명은 위상 배열 안테나의 초고속 원거리장 보정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위상 보정 시, 위상 배열 안테나에 포함된 다수개의 안테나 모듈 중에서 복수개의 안테나 모듈을 선택하고, 선택된 복수개의 안테나 모듈의 위상을 함께 가변시키는 것으로 보다 신속하게 원거리장의 보정이 가능하게 되는 원거리장 보정 시스템 및 방법에 관한 기술이다.The present invention relates to a super high-speed far field correction system and method for a phased array antenna, and more particularly, to a system and method for super high-speed far field correction of a phased array antenna, And the distance field can be corrected more quickly by changing the phase of the far field.

무선통신 시스템은 기하급수적인 트래픽 증가로 인해 더 빠른 속도가 요구되고 있고, 그로 인해 셀 반경이 점점 작아지고 있다. 하지만 셀 반경이 줄어들수록 셀 간 간섭은 커지게 되어 단순히 셀의 크기를 줄여서 트래픽을 해결하는 방법은 곧 한계에 다다를 것으로 전망된다. 이에 따라, 공간 분할이 가능한 빔포밍(beam-forming), MIMO(Multiple Input Multiple Output) 등 여러 개의 안테나를 사용한 무선통신 시스템의 필요성이 날로 증대되고 있다.Wireless communication systems are demanding faster speeds due to exponential traffic growth, and as a result, the cell radius is becoming smaller. However, as the cell radius decreases, the inter-cell interference becomes larger. Therefore, it is expected that the method of solving the traffic by simply reducing the cell size will soon be reached. Accordingly, there is a growing need for a wireless communication system using multiple antennas such as beam-forming and multiple input multiple output (MIMO) capable of space division.

좁은 빔 폭을 가지는 밀리미터파 대역 빔포밍 안테나의 정확한 송/수신 빔 지향을 위해서는 RF 모듈간의 경로 차이를 보상하는 것이 필요하다. 때문에 각 안테나 소자의 특성 차이를 보상하고, 빔포밍 안테나의 RF 채널 송수신 모듈의 위상과 진폭의 오차를 보정하는 RF 켈리브레이션(calibration)이 필요하다.It is necessary to compensate for the difference in path between the RF modules in order to precisely transmit / receive beam-directing the millimeter-wave bandforming antenna with a narrow beam width. Therefore, RF calibration is required to compensate for the difference in characteristics of each antenna element, and to correct the phase and amplitude error of the RF channel transmitting / receiving module of the beam forming antenna.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 위상 보정 시, 위상 배열 안테나에 포함된 다수개의 안테나 모듈 중에서 복수개의 안테나 모듈을 선택하고, 선택된 복수개의 안테나 모듈의 위상을 함께 가변시키는 것으로 보다 신속하게 원거리장의 보정이 가능하게 되는 원거리장 보정 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the related art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for selecting a plurality of antenna modules among a plurality of antenna modules included in a phased array antenna, The present invention is to provide a far-field correction system and method that enables far-field correction more quickly by varying the phases of antenna modules together.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 위상 배열 안테나의 초고속 원거리장 보정 시스템은, 배열된 다수개의 안테나 모듈을 포함하는 위상 배열 안테나와, 상기 위상 배열 안테나의 위상 목표 방향이 설정되는 위상설정기와, 상기 위상 배열 안테나의 신호를 검출하는 수신기와, 상기 수신기를 통해 상기 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 검출될 때까지 복수의 안테나 모듈을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈의 위상을 가변시키는 위상제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a super high-speed far field correction system for a phased array antenna, including: a phased array antenna including a plurality of arrayed antenna modules; A receiver for detecting a signal of the phased array antenna; a plurality of antenna modules for selecting a plurality of antenna modules until a valid signal is detected in the phase target direction through the receiver, And a phase controller for varying the phase of the antenna module.

또한, 배열된 다수개의 안테나 모듈이 포함된 위상 배열 안테나의 원거리장 보정 시스템에 있어서, 상기 위상 배열 안테나의 위상 목표 방향이 설정되는 위상설정기와, 상기 위상 배열 안테나의 신호를 검출하는 수신기와, 상기 수신기를 통해 상기 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 검출될 때까지 복수의 안테나 모듈을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈의 위상을 가변시키는 위상제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The system may further include a phase adjuster for setting a phase target direction of the phased array antenna, a receiver for detecting a signal of the phased array antenna, And a phase controller for selecting a plurality of antenna modules until a valid signal is detected in the phase target direction through the receiver and varying the phase of the plurality of antenna modules, and then changing the phase of the plurality of antenna modules.

또한, 배열된 다수개의 안테나 모듈이 포함된 위상 배열 안테나의 원거리장 보정 시스템에 있어서, 상기 위상 배열 안테나의 위상 목표 방향이 설정되는 위상설정기와, 상기 위상 목표 방향에 위치하여 상기 위상 배열 안테나의 신호를 수신한 수신부에서의 피드백 정보를 통해 상기 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 피드백 될 때까지 복수의 안테나 모듈을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈의 위상을 가변시키는 위상제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.A phase adjuster for setting a phase target direction of the phased array antenna; and a phase adjuster for detecting a phase of the phase-aligned antenna, And a phase controller for changing phases of the selected plurality of antenna modules by selecting a plurality of antenna modules until feedback of an effective signal in the phase target direction is fed back via feedback information in the receiving part, .

또한, 상기 위상제어기는 상기 복수의 안테나 모듈의 위상을 동일 방향으로 가변시키는 것을 특징으로 할 수 있다.The phase controller may change phases of the plurality of antenna modules in the same direction.

또한, 상기 유효한 신호는 기 설정된 신호 크기 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.The valid signal may have a predetermined signal size or more.

또한, 상기 변경 선택된 복수의 안테나 모듈은 선행하여 선택된 복수의 안테나 모듈과 배타적 논리합(Exclusive OR)의 관계를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.The plurality of selected antenna modules may have an Exclusive OR relationship with a plurality of antenna modules selected in advance.

또한, 위상이 함께 가변되는 상기 복수의 안테나 모듈의 수는 전체 안테나 모듈 수의 절반인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the number of the plurality of antenna modules whose phases are varied together is half of the total number of antenna modules.

또한, 상기 위상제어기가 선행하여 가변시킨 위상의 방향과, 이어서 가변시킨 위상의 방향은 서로 상이한 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the direction of the phase changed by the phase controller and the direction of the phase that is subsequently varied may be different from each other.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 위상 배열 안테나의 초고속 원거리장 보정 방법은, 배열된 다수개의 안테나 모듈이 포함된 위상 배열 안테나의 원거리장 보정 방법에 있어서, (A)위상설정기에 상기 위상 배열 안테나의 위상 목표 방향이 설정되는 단계, (B)수신기가 상기 위상 배열 안테나의 신호를 검출하는 단계, (C)위상제어기가 상기 수신기를 통해 상기 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 검출될 때까지 복수의 안테나 모듈을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈의 위상을 가변시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for compensating for a long distance disturbance of a phased array antenna, the method comprising: (B) the receiver detects a signal of the phased array antenna; (C) the phase controller transmits a valid signal in the phase direction through the receiver; Selecting a plurality of antenna modules until the detected antenna module is detected, and varying the phases of the plurality of antenna modules, and then varying the phase of the changed plurality of antenna modules.

또한, 상기 (C) 단계는 상기 복수의 안테나 모듈의 위상을 동일 방향으로 가변시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In the step (C), the phases of the plurality of antenna modules may be varied in the same direction.

또한, 상기 유효한 신호는 기 설정된 신호 크기 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.The valid signal may have a predetermined signal size or more.

또한, 상기 변경 선택된 복수의 안테나 모듈은 선행하여 선택된 복수의 안테나 모듈과 배타적 논리합(Exclusive OR)의 관계를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.The plurality of selected antenna modules may have an Exclusive OR relationship with a plurality of antenna modules selected in advance.

또한, 위상이 함께 가변되는 상기 복수의 안테나 모듈의 수는 전체 안테나 모듈 수의 절반인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the number of the plurality of antenna modules whose phases are varied together is half of the total number of antenna modules.

또한, 상기 (C) 단계는 상기 위상제어기가 선행하여 가변시킨 위상의 방향과, 이어서 가변시킨 위상의 방향이 서로 상이한 것을 특징으로 할 수 있다.The step (C) may be characterized in that the direction of the phase changed by the phase controller is different from the direction of the phase that is subsequently varied.

본 발명에 의한 위상 배열 안테나의 초고속 원거리장 보정 시스템 및 방법에 따르면,According to the super high-speed far field correction system and method of the phased array antenna according to the present invention,

첫째, 종래의 위상 배열 안테나는 포함된 안테나 모듈의 수(N)보다 많은 횟수의 위상 보정이 필요하지만, 본 발명은 불과

Figure 112018001241449-pat00001
의 신호 검출이 필요하고, 신호 검출에 따라 위상 방향의 가변 정도도 절반으로 감소되어 실제 위상 제어에 필요한 시간은 종래보다
Figure 112018001241449-pat00002
이 된다.First, although the conventional phased array antenna requires a phase correction more times than the number (N) of antenna modules included,
Figure 112018001241449-pat00001
And the degree of variation in the phase direction is also reduced by half in accordance with signal detection,
Figure 112018001241449-pat00002
.

둘째, 신호 수신 측에서 신호 크기의 최소 값을 측정할 필요가 없게 되어 노이즈 수준(Noise level)에서 보다 자유로워지게 된다.Second, it is not necessary to measure the minimum value of the signal size at the signal receiving side, and it becomes more free from the noise level.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 원거리장 보정 시스템의 구성도.
도 2는 위상제어기가 복수의 안테나 모듈의 위상 방향을 제어하여 위상 목표 방향으로 수렴시키는 과정을 벡터로 나타낸 그래프.
도 3은 8개의 안테나 모듈을 중 일부를 선택하여 위상을 1회 보정한 상태를 나타낸 도면.
도 4는 8개의 안테나 모듈을 중 일부를 배타적 논리합 방식으로 변경 선택하여 위상을 2회 보정한 상태를 나타낸 도면.
도 5는 8개의 안테나 모듈을 중 일부를 배타적 논리합 방식으로 변경 선택하여 위상을 3회 보정함으로써, 위상 배열 안테나의 위상 방향이 위상 목표 방향에 인접하게 된 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 원거리장 보정 시스템의 구성도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 원거리장 보정 시스템의 구성도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리장 보정 방법의 순서도.1 is a configuration diagram of a far field correction system according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a graph showing a process in which a phase controller controls phase directions of a plurality of antenna modules and converges them in a phase target direction. FIG.
3 is a view showing a state in which a part of eight antenna modules is selected and the phase is corrected once.
4 is a diagram showing a state in which a phase is corrected twice by selecting and changing some of the eight antenna modules to an exclusive OR operation.
5 is a view showing a state in which the phase direction of the phased array antenna is adjacent to the phase target direction by changing some of the eight antenna modules to the exclusive-OR method and correcting the phase three times.
6 is a configuration diagram of a far field correction system according to a second embodiment of the present invention;
7 is a configuration diagram of a far field correction system according to a third embodiment of the present invention;
8 is a flow diagram of a far field correction method in accordance with an embodiment of the present invention.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 위상 배열 안테나의 초고속 원거리장 보정 시스템 및 방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A system and method for super-fast far-field correction of a phased array antenna according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 원거리장 보정 시스템(100)은 배열된 다수개의 안테나 모듈(122)을 포함하는 위상 배열 안테나(120)와, 위상 배열 안테나(120)의 위상 목표 방향이 설정되는 위상설정기(140)와, 위상 배열 안테나(120)의 신호를 검출하는 수신기(160)와, 수신기(160)를 통해 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 검출될 때까지 복수의 안테나 모듈(122)을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈(122)의 위상을 가변시키는 위상제어기(180)를 포함하는 것을 특징으로 한다.1, a far field correction system 100 according to a first embodiment of the present invention includes a phased array antenna 120 including a plurality of arrayed antenna modules 122, A phase adjuster 140 for setting a phase target direction, a receiver 160 for detecting a signal of the phased array antenna 120, and a plurality of And a phase controller 180 for changing the phase of the selected plurality of antenna modules 122 after the antenna module 122 is selected to vary the phase.

도 2는 이 실시예의 위상제어기(180)가 위상 배열 안테나(120)의 위상을 가변시키는 것으로 위상 목표 방향에 근접하게 되는 과정을 벡터 그래프로 나타낸 것이다. 붉은색 화살표가 위상 목표 방향에 대한 벡터이며, 청색 화살표가 위상이 반복하여 가변되는 위상 배열 안테나(120)의 벡터이다. 도시된 바와 같이, 이 실시예는 위상 배열 안테나(120)에 포함된 다수개의 안테나 모듈(122) 중 일부를 선택하여 위상을 가변시키고, 다수개의 안테나 모듈(122) 중 일부를 변경 선택하여 다시 위상을 가변시키는 방법으로 신속하게 위상 목표 방향으로 위상 배열 안테나(120)의 위상 방향을 조정하게 된다. 이때, 위상제어기(180)는 복수의 안테나 모듈(122)의 위상을 동일한 방향으로 가변시키는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 도시된 그래프를 기준으로 설명하면, 제1회차에 선택된 복수개의 안테나 모듈(122)은 모두 반시계 방향으로 위상이 가변되고, 제2회차에 선택된 복수개의 안테나 모듈(122)은 모두 시계 방향으로 위상이 가변된다.FIG. 2 is a vector graph showing how the phase controller 180 of this embodiment changes the phase of the phased array antenna 120 to approach the phase target direction. The red arrow is a vector for the phase target direction, and the blue arrow is a vector of the phased array antenna 120 whose phase is repeatedly varied. As shown in the figure, in this embodiment, a part of a plurality of antenna modules 122 included in the phased array antenna 120 is selected to vary the phase, a part of the plurality of antenna modules 122 is changed and selected, The phase direction of the phased array antenna 120 is adjusted quickly in the phase target direction. At this time, the phase controller 180 changes the phases of the plurality of antenna modules 122 in the same direction. For example, referring to the graph shown in FIG. 1, the plurality of antenna modules 122 selected in the first phase are all phase-shifted counterclockwise, and the plurality of antenna modules 122 selected in the second phase are all The phase is varied clockwise.

일반적으로 원거리장에서 위상 배열 안테나(120)의 전파를 수신하는 수신측에서는 수신된 신호의 크기만을 측정할 수 있는 경우가 대부분이므로, 위상제어기(180)가 이용하는 상기 유효한 신호는 기 설정된 신호 크기 이상인 것이 될 수 있다.In general, the receiving side receiving the radio wave of the phased array antenna 120 in the far field is capable of measuring only the received signal. Therefore, the valid signal used by the phase controller 180 is equal to or greater than a predetermined signal size .

위상 배열 안테나(120)에서 각 안테나 모듈(122)의 신호 크기와 위상을 벡터(청색 화살표)로 나타내면, 위상 배열 안테나(120)의 신호 크기와 위상은 각 안테나 모듈(122)의 벡터들의 합으로 나타낼 수 있다. 위상 배열 안테나(120)의 위상 보정은 곧 벡터들이 모두 같은 신호 크기와 방향을 갖는 것을 의미하므로, 각 안테나 모듈(122)의 벡터들을 회전시키면(위상을 가변시키면) 전체 벡터합의 최대 값을 신속하게 찾아갈 수 있게 된다.When the signal size and phase of each antenna module 122 in the phased array antenna 120 are represented by vectors (blue arrows), the signal amplitude and phase of the phased array antenna 120 are the sum of the vectors of the respective antenna modules 122 . Since the phase correction of the phased array antenna 120 means that all the vectors have the same signal size and direction, if the vectors of each antenna module 122 are rotated (phase is changed) You will be able to visit.

도 3 내지 도 5는 이 실시예의 위상제어기(180)가 위상 배열 안테나(120)의 안테나 모듈(122)들을 선택적으로 제어하는 과정을 나타낸 실시예이다. 이 도면은 설명을 위해 위상 배열 안테나(120) 및 시스템을 개략적으로 나타낸 것이며, +1 및 -1은 안테나 모듈(122)의 위상 가변 방향을 예시로서 나타낸 것으로, 안테나 모듈(122)이 반드시 도시된 바와 같이 제어되어야 하는 것은 아니다. 0은 안테나 모듈(122)의 위상이 가변되지 않는 상태로 이해할 수 있다.3 to 5 illustrate a process of selectively controlling the antenna modules 122 of the phased array antenna 120 by the phase controller 180 of this embodiment. This figure schematically illustrates a phased array antenna 120 and system for illustrative purposes, where +1 and -1 indicate the phasing direction of the antenna module 122 by way of example, It is not necessary to control it as described above. 0 can be understood as a state in which the phase of the antenna module 122 is not variable.

이 실시예에 따른 위상제어기(180)는 위상을 가변 할 때마다 위상이 가변되는 안테나 모듈(122)의 조합을 서로 달리한다. 특히, 이 실시예에 따른 위상제어기(180)는 변경 선택된 복수의 안테나 모듈(122)은 선행하여 선택된 복수의 안테나 모듈(122)과 배타적 논리합(Exclusive OR)의 관계를 갖는 것을 특징으로 한다. 도면을 참조하면, 위상제어기(180)는 안테나 모듈(122)이 급전되어있는 상태에서, 배타적 논리합에 따라 N/2개 (N은 위상 배열 안테나(120)에 포함된 안테나 모듈(122)의 총 개수) 씩의 안테나 모듈(122)들의 위상을 동시에 가변하면서 보정하여 위상 목표 방향을 근사적으로 찾는다. 예를 들어, 도 3 내지 도 5와 같이, 안테나 모듈(122)이 8개인 경우, {11110000}, {11001100}, {10101010}의 3가지의 케이스만 시행해도 위상 목표 방향에 대응되는 근사적인 보정이 가능하다. 종래의 위상 보정 방법은 위상 목표 방향에 근접하기 위해 안테나 모듈(122)의 총 개수(N) 이상의 위상 보정 횟수가 필요하지만, 이 실시예는

Figure 112018001241449-pat00003
번의 위상 보정만으로도 위상 방향이 위상 목표 방향과 유사하게 된다. 특히, 보정 때마다 위상 방향의 가변 정도도 절반으로 감소되어 실제 위상 제어에 필요한 시간은 종래보다
Figure 112018001241449-pat00004
이 된다. 이는, 예를 들어 위상 배열 안테나(120)에 포함된 안테나 모듈(122)이 1,000개일 때, 종래의 위상 보정 방법 대비 0.5%의 시간 만에 근사적인 켈리브레이션(calibration)이 가능하게 한다.The phase controller 180 according to this embodiment changes the combinations of the antenna modules 122 whose phases are variable every time the phase is changed. Particularly, the phase controller 180 according to this embodiment is characterized in that the changed selected plurality of antenna modules 122 have an exclusive OR relationship with the plurality of antenna modules 122 selected in advance. 2, N represents a total of the antenna modules 122 included in the phased array antenna 120) in accordance with the exclusive OR, while the antenna module 122 is fed, The number of antenna modules 122 is varied while simultaneously varying the phase of the antenna modules 122 to find the phase target direction approximately. For example, as shown in FIGS. 3 to 5, in the case where there are eight antenna modules 122, only three cases {11110000}, {11001100}, and {10101010} This is possible. The conventional phase correction method requires a phase correction number equal to or more than the total number N of the antenna modules 122 to approach the phase target direction,
Figure 112018001241449-pat00003
The phase direction becomes similar to the phase target direction even if only the phase correction is performed. In particular, the degree of variation of the phase direction is also reduced by half each time the correction is performed,
Figure 112018001241449-pat00004
. This allows for approximate calibration when the number of antenna modules 122 included in the phased array antenna 120 is 1,000, for example, only 0.5% of the conventional phase correction method.

위상 목표 방향에 위치한 수신기(160)에서 측정되는 수신 신호의 크기가 최대가 되도록 안테나 모듈(122)들을 조정하면, 근사적으로 원거리장 보정이 된다. 물론, 이론적으로는 안테나 모듈(122)의 수가 2개일 때만 100%의 정확도를 가질 수 있고, 3개 이상일 때는 정확도가 100%가 될 수 없다. 하지만, 위상 배열 안테나(120)에 포함된 안테나 모듈(122)의 수가 증가될수록 정확도가 100%에 수렴하게 된다. 이 실시예는 배타적 논리합을 이용하므로, 배타적 논리합에 의해 나눠진 두 개의 벡터를 최대 값 보정방법을 이용하여 보정한다.When the antenna modules 122 are adjusted so that the magnitude of the received signal measured by the receiver 160 positioned in the phase target direction is maximized, the far field correction is approximately performed. Of course, theoretically, the number of antenna modules 122 can be 100% only when there are two, and the accuracy can not be 100% when three or more. However, as the number of the antenna modules 122 included in the phased array antenna 120 increases, the accuracy converges to 100%. Since this embodiment uses exclusive OR, two vectors divided by the exclusive OR are corrected using the maximum value correction method.

위상제어기(180)는 배타적 논리합 방식을 이용함에 따라, 위상 가변 때마다 N/2개의 안테나 모듈(122)을 선택하게 되므로, 위상이 함께 가변되는 복수의 안테나 모듈(122)의 수는 전체 안테나 모듈(122) 수의 절반이 된다.Since the phase controller 180 selects the N / 2 antenna modules 122 every time the phase is varied by using the exclusive OR method, the number of the plurality of antenna modules 122, whose phases are varied together, (122).

또한, 위상제어기(180)가 선행하여 가변시킨 위상의 방향과, 이어서 가변시킨 위상의 방향은 항상 서로 상이할 수 있다.In addition, the direction of the phase that is changed by the phase controller 180 in advance and the direction of the phase that is subsequently varied may always be different from each other.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 원거리장 보정 시스템(100)은 배열된 다수개의 안테나 모듈(122)이 포함된 위상 배열 안테나(120)의 원거리장 보정 시스템(100)에 있어서, 위상 배열 안테나(120)의 위상 목표 방향이 설정되는 위상설정기(140)와, 위상 배열 안테나(120)의 신호를 검출하는 수신기(160)와, 수신기(160)를 통해 상기 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 검출될 때까지 복수의 안테나 모듈(122)을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈(122)의 위상을 가변시키는 위상제어기(180)를 포함하는 것을 특징으로 한다.6, a far field correction system 100 according to a second embodiment of the present invention includes a far field correction system 100 of a phased array antenna 120 including a plurality of antenna modules 122 arranged therein A phase adjuster 140 for setting a phase target direction of the phased array antenna 120; a receiver 160 for detecting a signal of the phased array antenna 120; And a phase controller 180 for selecting a plurality of antenna modules 122 until a valid signal is detected and varying the phase of the selected plurality of antenna modules 122 and then varying the phase of the plurality of changed selected antenna modules 122 .

제2실시예는 종래의 위상 배열 안테나(120) 시스템에 제2실시예에 따른 원거리 보정 시스템이 결합된 것으로 위상 배열 안테나(120)는 구성으로 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.The second embodiment is characterized in that the remote calibration system according to the second embodiment is combined with the conventional phased array antenna 120 system, and the phased array antenna 120 is not included in the configuration.

제2실시예의 위상제어기(180)도 위상 배열 안테나(120)의 제어를 제1실시예와 같은 방법으로 제어한다. 위상 배열 안테나(120)의 위상 보정을 통한 구체적인 제어방법은 제1실시예에서 설명된 내용을 참고한다.The phase controller 180 of the second embodiment also controls the control of the phased array antenna 120 in the same manner as in the first embodiment. The specific control method through the phase correction of the phased array antenna 120 is the same as that described in the first embodiment.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 원거리장 보정 시스템(100)은 배열된 다수개의 안테나 모듈(122)이 포함된 위상 배열 안테나(120)의 원거리장 보정 시스템(100)에 있어서, 위상 배열 안테나(120)의 위상 목표 방향이 설정되는 위상설정기(140)와, 위상 목표 방향에 위치하여 위상 배열 안테나(120)의 신호를 수신한 수신부(200)에서의 피드백 정보를 통해 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 피드백 될 때까지 복수의 안테나 모듈(122)을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈(122)의 위상을 가변시키는 위상제어기(180)를 포함하는 것을 특징으로 한다.7, a far field correction system 100 according to a third embodiment of the present invention includes a far field correction system 100 of a phased array antenna 120 including a plurality of antenna modules 122 arranged therein A phase setting unit 140 for setting a phase target direction of the phased array antenna 120 and a feedback unit for receiving a signal of the phased array antenna 120 in a phase target direction, And a phase controller 180 for selecting a plurality of antenna modules 122 until the effective signal is fed back in the phase target direction to vary the phase and then varying the phase of the changed plurality of antenna modules 122 .

제3실시예는 종래의 위상 배열 안테나(120) 시스템에 제3실시예에 따른 원거리 보정 시스템이 결합된 것으로 위상 배열 안테나(120)는 구성으로 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. 또한, 위상 배열 안테나(120)의 신호를 수신하는 기능은 위상 배열 안테나(120)를 이용하여 무선 통신을 수행하는 수신부(200) 측의 피드백 정보를 이용하는 것을 특징으로 한다.The third embodiment is characterized in that the remote calibration system according to the third embodiment is combined with the conventional phased array antenna 120 system, and the phased array antenna 120 is not included in the configuration. The function of receiving the signal of the phased array antenna 120 is characterized in that the feedback information on the side of the receiver 200 performing wireless communication using the phased array antenna 120 is used.

일반적으로 원거리장에서 위상 배열 안테나(120)의 전파를 수신하는 수신부(200) 측에서는 수신된 신호의 크기만을 측정할 수 있는 경우가 대부분이므로, 이 실시예의 수신부(200)도 수신된 신호의 크기를 피드백 하는 것을 특징으로 하며, 상기 유효한 신호는 기 설정된 신호 크기 이상인 것이 될 수 있다.Since the receiver 200 receiving the radio waves of the phased array antenna 120 in the far field is capable of measuring only the received signal, the receiver 200 of the present embodiment can also measure the size of the received signal And the valid signal may be greater than or equal to a predetermined signal size.

제3실시예의 위상제어기(180)도 위상 배열 안테나(120)의 제어를 제1실시예와 같은 방법으로 제어한다. 위상 배열 안테나(120)의 위상 보정을 통한 구체적인 제어방법은 제1실시예에서 설명된 내용을 참고한다.The phase controller 180 of the third embodiment also controls the control of the phased array antenna 120 in the same manner as in the first embodiment. The specific control method through the phase correction of the phased array antenna 120 is the same as that described in the first embodiment.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리장 보정 방법을 설명한다.Next, a far field correction method according to an embodiment of the present invention will be described.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리장 보정 방법은 배열된 다수개의 안테나 모듈(122)이 포함된 위상 배열 안테나(120)의 원거리장 보정 방법에 있어서, 위상설정기(140)에 위상 배열 안테나(120)의 위상 목표 방향이 설정되는 단계(S100)와, 수신기(160)가 위상 배열 안테나(120)의 신호를 검출하는 단계(S200)와, 위상제어기(180)가 수신기(160)를 통해 상기 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 검출될 때(S320)까지 복수의 안테나 모듈(122)을 선택하여 위상을 가변(S340)시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈(122)의 위상을 가변시키는 단계(S340)를 포함하는 것을 특징으로 한다.8, a far field correction method according to an embodiment of the present invention is a far field correction method of a phased array antenna 120 including a plurality of antenna modules 122 arranged therein, A step S100 of setting a phase target direction of the phased array antenna 120 to the phase array antenna 120, a step S200 of detecting a signal of the phased array antenna 120 by the receiver 160, A plurality of antenna modules 122 are selected and varied in phase (S340) when a valid signal in the phase target direction is detected through the antenna 160 in step S320, (Step S340).

이때, S340 단계는 복수의 안테나 모듈(122)의 위상을 동일 방향으로 가변시키는 것을 특징으로 한다.At this time, in step S340, the phases of the plurality of antenna modules 122 are changed in the same direction.

또한, 상기 유효한 신호는 기 설정된 신호 크기 이상인 것을 특징으로 한다.The valid signal may be greater than a predetermined signal size.

또한, 상기 변경 선택된 복수의 안테나 모듈(122)은 선행하여 선택된 복수의 안테나 모듈(122)과 배타적 논리합(Exclusive OR)의 관계를 갖는 것을 특징으로 한다.The plurality of selected antenna modules 122 have exclusive OR relationship with a plurality of antenna modules 122 selected in advance.

또한, 위상이 함께 가변되는 상기 복수의 안테나 모듈(122)의 수는 전체 안테나 모듈(122) 수의 절반인 것을 특징으로 한다.Also, the number of the plurality of antenna modules 122 whose phases are varied together is one-half of the total number of the antenna modules 122.

또한, S340 단계는 위상제어기(180)가 선행하여 가변시킨 위상의 방향과, 이어서 가변시킨 위상의 방향이 서로 상이한 것을 특징으로 한다.In addition, the step S340 is characterized in that the direction of the phase changed by the phase controller 180 and the direction of the phase that is subsequently varied are different from each other.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 아래 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is clear that the present invention can be suitably modified and applied in the same manner. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention, which is defined by the limits of the following claims.

100 : 원거리장 보정 시스템 120 : 위상 배열 안테나
122 : 안테나 모듈 140 : 위상설정기
160 : 수신기 180 : 위상제어기
200 : 수신부100: Far field correction system 120: Phased array antenna
122: antenna module 140: phase setting device
160: Receiver 180: Phase controller
200: Receiver

Claims (14)

배열된 다수개의 안테나 모듈을 포함하는 위상 배열 안테나와;
상기 위상 배열 안테나의 위상 목표 방향이 설정되는 위상설정기와;
상기 위상 배열 안테나의 신호를 검출하는 수신기와;
상기 수신기를 통해 상기 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 검출될 때까지 복수의 안테나 모듈을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈의 위상을 가변시키는 위상제어기를 포함하고,
상기 변경 선택된 복수의 안테나 모듈은 선행하여 선택된 복수의 안테나 모듈과 배타적 논리합(Exclusive OR)의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 시스템.A phased array antenna including a plurality of antenna modules arranged;
A phase setter for setting a phase target direction of the phased array antenna;
A receiver for detecting a signal of the phased array antenna;
And a phase controller for selecting a plurality of antenna modules until a valid signal is detected in the phase target direction through the receiver to vary the phase and then varying the phase of the changed plurality of antenna modules,
Wherein the modified plurality of antenna modules have an Exclusive OR relationship with a plurality of antenna modules selected in advance. 배열된 다수개의 안테나 모듈이 포함된 위상 배열 안테나의 원거리장 보정 시스템에 있어서,
상기 위상 배열 안테나의 위상 목표 방향이 설정되는 위상설정기와;
상기 위상 배열 안테나의 신호를 검출하는 수신기와;
상기 수신기를 통해 상기 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 검출될 때까지 복수의 안테나 모듈을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈의 위상을 가변시키는 위상제어기를 포함하고,
상기 변경 선택된 복수의 안테나 모듈은 선행하여 선택된 복수의 안테나 모듈과 배타적 논리합(Exclusive OR)의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 시스템.A far field correction system for a phased array antenna comprising a plurality of antenna modules arranged,
A phase setter for setting a phase target direction of the phased array antenna;
A receiver for detecting a signal of the phased array antenna;
And a phase controller for selecting a plurality of antenna modules until a valid signal is detected in the phase target direction through the receiver to vary the phase and then varying the phase of the changed plurality of antenna modules,
Wherein the modified plurality of antenna modules have an Exclusive OR relationship with a plurality of antenna modules selected in advance. 배열된 다수개의 안테나 모듈이 포함된 위상 배열 안테나의 원거리장 보정 시스템에 있어서,
상기 위상 배열 안테나의 위상 목표 방향이 설정되는 위상설정기와;
상기 위상 목표 방향에 위치하여 상기 위상 배열 안테나의 신호를 수신한 수신부에서의 피드백 정보를 통해 상기 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 피드백 될 때까지 복수의 안테나 모듈을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈의 위상을 가변시키는 위상제어기를 포함하고,
상기 변경 선택된 복수의 안테나 모듈은 선행하여 선택된 복수의 안테나 모듈과 배타적 논리합(Exclusive OR)의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 시스템.A far field correction system for a phased array antenna comprising a plurality of antenna modules arranged,
A phase setter for setting a phase target direction of the phased array antenna;
A plurality of antenna modules are selected and varied in phase until a valid signal is fed back in the phase target direction through the feedback information at the receiving unit located in the phase target direction and the signal of the phased array antenna is received, And a phase controller for varying the phase of the plurality of antenna modules,
Wherein the modified plurality of antenna modules have an Exclusive OR relationship with a plurality of antenna modules selected in advance. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상제어기는 상기 복수의 안테나 모듈의 위상을 동일 방향으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the phase controller varies phases of the plurality of antenna modules in the same direction. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유효한 신호는 기 설정된 신호 크기 이상인 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the valid signal is greater than or equal to a predetermined signal magnitude. 삭제delete 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
위상이 함께 가변되는 상기 복수의 안테나 모듈의 수는 전체 안테나 모듈 수의 절반인 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the number of the plurality of antenna modules whose phases are varied together is one-half of the total number of antenna modules. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상제어기가 선행하여 가변시킨 위상의 방향과, 이어서 가변시킨 위상의 방향은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the direction of the phase that the phase controller has previously varied and the direction of the phase that is subsequently varied are different from each other. 배열된 다수개의 안테나 모듈이 포함된 위상 배열 안테나의 원거리장 보정 방법에 있어서,
(A) 위상설정기에 상기 위상 배열 안테나의 위상 목표 방향이 설정되는 단계;
(B) 수신기가 상기 위상 배열 안테나의 신호를 검출하는 단계;
(C) 위상제어기가 상기 수신기를 통해 상기 위상 목표 방향으로 유효한 신호가 검출될 때까지 복수의 안테나 모듈을 선택하여 위상을 가변시킨 후, 변경 선택된 복수의 안테나 모듈의 위상을 가변시키는 단계를 포함하고,
상기 변경 선택된 복수의 안테나 모듈은 선행하여 선택된 복수의 안테나 모듈과 배타적 논리합(Exclusive OR)의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 방법.A far-field correction method of a phased array antenna including a plurality of antenna modules arranged in an array,
(A) setting a phase target direction of the phased array antenna in a phase setter;
(B) detecting a signal of the phased array antenna by a receiver;
(C) varying the phase of the selected plurality of antenna modules by selecting a plurality of antenna modules until the phase controller detects a valid signal in the phase target direction through the receiver, ,
Wherein the modified plurality of antenna modules have an Exclusive OR relationship with a plurality of antenna modules selected in advance. 제9항에 있어서, 상기 (C) 단계는
상기 복수의 안테나 모듈의 위상을 동일 방향으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 방법.10. The method of claim 9, wherein step (C)
Wherein the phases of the plurality of antenna modules are varied in the same direction. 제9항에 있어서,
상기 유효한 신호는 기 설정된 신호 크기 이상인 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the valid signal is greater than or equal to a predetermined signal magnitude. 삭제delete 제9항에 있어서,
위상이 함께 가변되는 상기 복수의 안테나 모듈의 수는 전체 안테나 모듈 수의 절반인 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the number of the plurality of antenna modules whose phases are varied together is one-half of the total number of antenna modules. 제9항에 있어서, 상기 (C) 단계는
상기 위상제어기가 선행하여 가변시킨 위상의 방향과, 이어서 가변시킨 위상의 방향이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 원거리장 보정 방법.10. The method of claim 9, wherein step (C)
Wherein the direction of the phase changed by the phase controller is different from the direction of the phase that is subsequently varied by the phase controller.
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