KR102241805B1 - 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법, 컴퓨터 프로그램 및 자동 보정 장치 - Google Patents

능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법, 컴퓨터 프로그램 및 자동 보정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 부배열을 포함하는 위상배열 안테나의 각 부배열 간의 이득과 위상의 편차를 보정하는 방법은, 평면형 근접전계 측정 장치를 이용하여 상기 위상배열 안테나에 대한 근접전계를 측정하여 측정 평면 내의 제1 근접전계 데이터를 획득하는 단계; 상기 제1 근접전계 데이터에 대하여 측정 위치에 따라 부배열 단위로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 데이터를 기초로 각 부배열 별 대표 이득 및 대표 위상을 산출하는 단계; 및 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 미리 설정된 기준값과 비교하여 서로 다른 부배열 간의 대표 이득 및 대표 위상을 보정하는 제어 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법, 컴퓨터 프로그램 및 자동 보정 장치{Automatic Calibration Method, Computer Program and Apparatus For An Active Phased Array Antenna}
본 발명은 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 능동 위상배열 안테나의 각 부배열 간의 이득 및 위상에 대한 자동 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.
능동 위상배열 안테나는 반도체 기술이 발전하면서 전력증폭기, 저잡음증폭기, 위상천이기, RF 스위치 및 제어 로직 등의 능동 위상배열 안테나의 구성에 필요한 대부분의 구성품들을 하나의 반도체 칩에 구현한 다기능칩(MFC : Multi-function chip) 또는 코어칩(Core chip)이 제작 가능하게 되었다. 이를 바탕으로 하여, 레이다와 같은 전통적인 응용영역뿐만 아니라 5G와 같은 이동통신분야, SATCOM(SATellite Communication On the Move) 등에 이르기까지 다양한 분야에 적용되고 있다.
또한 PCB(Printed Circuit Board : 인쇄회로기판), LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics;저온 동시소성 세라믹) 등의 적층 기술이 발달함에 따라 부배열 단위로 안테나 소자와 능동소자들을 하나의 기판에 집적하여 타일을 구성하고, 타일의 위치 및 개수를 조합하여 다양한 배열안테나 시스템의 요구사항에 능동적으로 대처할 수 있는 방향으로 발전하고 있다.
이러한 위상배열 안테나는 기본적으로 각 복사 소자 간의 상대적인 위상 차이를 보정하여야 하며, 보정된 데이터를 바탕으로 송수신 빔의 지향 방향을 결정하거나 입사신호의 도달각을 추정할 수 있다. 이때, 능동 위상배열 안테나를 부배열 단위의 타일로 구성하는 형태는 매우 다양할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 부배열이 다양한 형태로 조합된 능동 위상배열 안테나에 대하여 부배열 간의 이득 및 위상의 편차를 보정하는 보정 데이터를 자동 추출하는 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 부배열을 포함하는 위상배열 안테나의 각 부배열 간의 이득과 위상의 편차를 보정하는 방법은, 평면형 근접전계 측정 장치를 이용하여 상기 위상배열 안테나에 대한 근접전계를 측정하여 측정 평면 내의 제1 근접전계 데이터를 획득하는 단계; 상기 제1 근접전계 데이터에 대하여 측정 위치에 따라 부배열 단위로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 데이터를 기초로 각 부배열 별 대표 이득 및 대표 위상을 산출하는 단계; 및 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 미리 설정된 기준값과 비교하여 서로 다른 부배열 간의 대표 이득 및 대표 위상을 보정하는 제어 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 산출하는 단계는, 상기 측정 평면 중 각 부배열이 투사되는 제1 투사 평면에서 측정된 근접전계 데이터 단위로 그룹핑하여 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터의 평균으로 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 투사 평면은, 상기 측정 평면 중 상기 각 부배열 중 가장자리에 있는 단위 안테나가 투사되는 가장자리 영역이 제외된 평면일 수 있다.
상기 제어 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 미리 설정된 기준값은 상기 복수의 부배열 중에서 선택된 기준 부배열의 기준 대표 이득 및 기준 대표 위상이고, 상기 제어 데이터는 보정 이득 및 보정 위상을 포함하되, 상기 보정 이득은 상기 기준 대표 이득에 대한 상대적인 크기로 산출되고, 상기 보정 위상은 상기 기준 대표 위상에 대한 상대적인 위상으로 산출되고, 상기 제어 데이터는 서로 다른 부배열 각각의 대표 이득 및 대표 위상 간의 편차가 최소화되도록 생성될 수 있다.
상기 능동 위상배열 안테나는 상기 복수의 부배열이 입체형으로 배열된 안테나일 수 있다.
전술한 방법들은 컴퓨터를 이용하여 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 형태로 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 부배열을 포함하는 위상배열 안테나의 각 부배열 간의 이득과 위상의 편차를 보정하는 장치에 있어서, 상기 장치는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 평면형 근접전계 측정 장치로부터 상기 위상배열 안테나에 대하여 측정한 측정 평면 내의 제1 근접전계 데이터를 획득하고, 상기 제1 근접전계 데이터에 대하여 측정 위치에 따라 부배열 단위로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 데이터를 기초로 각 부배열 별 대표 이득 및 대표 위상을 산출하며, 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 미리 설정된 기준값과 비교하여 서로 다른 부배열 간의 대표 이득 및 대표 위상을 보정하는 제어 데이터를 생성한다.
상기 제어부는, 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 산출할 때, 상기 측정 평면 중 각 부배열이 투사되는 제1 투사 평면에서 측정된 근접전계 데이터 단위로 그룹핑하여 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터를 획득하고, 상기 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터의 평균으로 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 결정할 수 있다.
상기 제1 투사 평면은, 상기 측정 평면 중 상기 각 부배열 중 가장자리에 있는 단위 안테나가 투사되는 가장자리 영역이 제외된 평면일 수 있다.
상기 미리 설정된 기준값은 상기 복수의 부배열 중에서 선택된 기준 부배열의 기준 대표 이득 및 기준 대표 위상이고, 상기 제어 데이터는 보정 이득 및 보정 위상을 포함하되, 상기 보정 이득은 상기 기준 대표 이득에 대한 상대적인 크기로 산출되고, 상기 보정 위상은 상기 기준 대표 위상에 대한 상대적인 위상으로 산출되고, 상기 제어 데이터는 서로 다른 부배열 각각의 대표 이득 및 대표 위상 간의 편차가 최소화되도록 생성될 수 있다.
상기 능동 위상배열 안테나는 상기 복수의 부배열이 입체형으로 배열된 안테나일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 부배열이 다양한 형태로 조합된 능동 위상배열 안테나에 대하여 부배열 간의 이득 및 위상의 편차를 보정하는 보정 데이터를 자동 추출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나의 일부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법을 설명하기 위하여 안테나 시스템 및 근접전계 측정 장치 간의 배치 관계를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법의 일부 단계를 더 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법을 적용하기 전의 원거리 안테나 패턴을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법을 적용한 후의 원거리 안테나 패턴을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 형태는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 시스템(1000)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동 보정 시스템(1000)은 안테나 시스템(100), 근접전계 측정 장치(200), 자동 보정 장치(300) 및 통신망(500)을 포함할 수 있다. 안테나 시스템(100), 근접전계 측정 장치(200) 및 자동 보정 장치(300)는 통신망(500)을 통해 데이터를 서로 주고 받을 수 있다.
자동 보정 시스템(1000)은 상기 구성들을 이용하여 부배열로 구성되는 다양한 형태의 안테나 시스템(100)의 부배열 별 보정 데이터를 자동으로 추출함으로써 위상배열 안테나(110)의 이득 및 위상 등을 포함하는 원거리 빔 패턴을 정확하고 효율적으로 보정 제어할 수 있다.
안테나 시스템(100)은 위상배열 안테나(110) 및 제어부(120)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나(110)는 능동 위상배열 안테나일 수 있다. 여기서, 도 2를 함께 사용하여 위상배열 안테나(110)에 관하여 더 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나(110)의 일부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 개시의 위상배열 안테나(110)는 능동 위상배열 안테나일 수 있다.
도 2를 참조하면, 위상배열 안테나(110)는 적어도 한 개 이상의 부배열(10)로 구성될 수 있고, 도 2는 그 중 하나의 부배열(10)을 도시한 것으로, 이하 하나의 부배열(10)에 관하여 설명한다.
부배열(10)은 복수의 단위 안테나(11)를 포함할 수 있다. 복수의 단위 안테나(11)는 N×N 행렬(N은 양의 정수)의 형태로 배열될 수 있고, 실시예에 따라서 행과 열의 개수가 다른 행렬의 형태로 배열될 수도 있다. 본 도면에는 8×8 행렬 형태로 배열된 예시가 도시되어 있다. 각 부배열(10)이 포함하는 단위 안테나(11)의 개수는 안테나 시스템(100)의 미리 설정된 주파수에 따라 결정될 수 있다. 도 2에는 부배열(10)의 전체 면적보다 작은 소정의 면적을 가지는 제1 영역(A)이 도시되어 있다. 제1 영역(A)은 부배열이 N×N 배열일 때, n×n 배열일 수 있다(n은 n<N인 양의 정수). 본 도면에서 제1 영역(A)은 하나의 부배열(10) 가장자리에서 최외측의 1열과 1행의 단위 안테나(11)가 속하는 가장자리 영역(E)이 제외된 6×6 행렬 형태(n=6)인 예시가 도시되어 있으나, 제1 영역(A)의 크기는 이에 한정되지 않고 더 축소된 면적일 수 있다. 부배열(10)의 전체 평면과 제1 영역(A) 간의 관계는 후술하는 도 3에서 더 상세히 설명한다.
한편, 제어 데이터에 의한 보정 동작에 있어서, 축소된 제1 영역(A)의 면적 뿐만 아니라 제1 영역(A) 또는 부배열(10) 전체 면적 내의 스캐닝 포인트(S)의 설정 조건 또한 영향을 미칠 수 있다. 스캐닝 포인트(S)는 후술하는 근접전계 측정 장치(200)의 스캐너에 의한 근접전계 측정 포인트로서 도 2에 도시된 바와 같이 측정 평면(10 또는 A) 내에서 일정한 규칙을 가지고 설정될 수 있다. 가령, 스캐닝 포인트(S)는 측정 평면 내에 포함되는 모든 단위 안테나가 될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 일정 거리 이격된 단위 안테나(11)들이 될 수도 있으며, 이에 한정되지 않는다. 스캐닝 포인트(S)의 설정 조건에 따라 제1 영역(A)의 면적도 다르게 결정될 수 있다.
제어부(120)는 안테나 제어기로서, 위상배열 안테나(110)를 포함하는 안테나 시스템(100)의 동작을 전반적으로 제어하는 동작을 수행할 수 있다. 제어부(120)는 후술하는 근접전계 측정 장치(200)나 자동 보정 장치(300)로부터 통신망(500)을 통해 입력 데이터, 제어 데이터 등을 포함하는 데이터를 수신하여 위상배열 안테나(110)의 동작을 제어할 수 있다. 가령, 제어부(120)는 자동 보정 장치(300)로부터 수신한 입력 데이터에 따라 위상배열 안테나(110)의 초기 상태를 제어할 수 있고, 제어 데이터에 따라 위상배열 안테나(110)의 원거리 빔 패턴의 이득이나 위상을 보정 제어할 수 있다.
위상배열 안테나(110)는 복수의 부배열(10)(도 2 참고) 단위의 타일로 구성될 수 있으며, 이때 복수의 타일은 사각 평면 배열이나 삼각 평면 배열 등의 주기적인 배열을 가지고 다양한 형태로 구성될 수 있다. 가령, 위상배열 안테나(110)는 설계/사용 목적에 따라 복수 개의 타일이 동일 평면에 균일한 간격으로 배치될 수도 있고, 동일 평면에 비균일한 간격으로 배치될 수도 있으며, 평면 또는 곡면 상에 입체적으로 배치되어 컨포멀 배열 안테나 시스템으로 응용될 수도 있는 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나(110)는 복수의 부배열이 입체형으로 배열된 안테나일 수 있다.
근접전계 측정 장치(200)는 프로브(210) 및 제어부(220)를 포함할 수 있다. 근접전계 측정 장치(200)는 위상배열 안테나(110)의 원거리에서 이득, 안테나 패턴 및 안테나(110)의 개구면에서의 전계 분포 등을 계산할 수 있다. 근접전계 측정 장치(200)는 도파관 프로브(210) 및 제어부(220)를 포함할 수 있고, 도면에는 도시하지 않았으나 스캐너, 포지션 제어기 등의 구성을 더 포함할 수 있다. 도파관 프로브(210)는 위상배열 안테나(110)의 개구면으로부터 약 3λ 내지 약 5λ 만큼 이격되어 위치하여 위상배열 안테나(110)의 개구면 주위의 근접전계를 측정할 수 있다(λ: 근접전계 측정 주파수의 자유 공간 파장). 제어부(220)는 위와 같이 도파관 프로브(210)로부터 획득된 근접전계 데이터를 신호 처리하여 측정하고자 하는 위상배열 안테나(110)의 원거리에서의 이득, 안테나 패턴 및 안테나 개구면에서의 전계 분포 등을 계산할 수 있다.
제어부(220)는 안테나 시스템(100)과 도파관 프로브(210) 사이의 RF 전달 특성을 측정하는 네트워크 분석기(미도시)와 연동될 수 있다.
근접전계 측정 장치(200)는 제어부(220)를 통해 프로브(210)가, 위상배열 안테나(110)의 개구면으로부터 일정 거리 이격된 평면 상에서 근접전계를 측정할 수 있도록 이동하는 평면형 측정 장치일 수 있다.
자동 보정 장치(300)는 복수의 부배열을 포함하는 위상배열 안테나(110)의 각 부배열 간의 원거리 빔 패턴의 이득과 위상의 편차를 보정하는 역할을 수행할 수 있다. 자동 보정 장치(300)는 통신부(310), 제어부(320) 및 메모리(330)를 포함할 수 있다.
통신부(310)는 근접전계 측정 장치(200)에 의해 측정된 데이터를 수신하고, 이로부터 최적의 제어 데이터를 생성하여 안테나 시스템(100)으로 전송할 수 있다. 통신부(310)는 외부 장치나 서버와 통신망(500)을 통해 데이터를 서로 주고 받을 수 있다. 통신 방식은 제한되지 않으나 통신망(500)은 근거리 무선통신망일 수 있다. 예를 들어, 통신망(500)은 네트워크는 블루투스(Bluetooth), BLE(Bluetooth Low Energy), Wifi 통신망일 수 있다.
제어부(320)는 프로세서(Processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(Processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 제어부(320)는 메모리(330)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. 이는, 전술한 안테나 시스템(100)의 제어부(120) 및 근접전계 측정 장치(200)의 제어부(220)에도 동일하게 적용되는 설명이다.
제어부(320)는 자동 보정 장치(300)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 제어부(320)의 구체적인 동작에 관하여는 후술하는 도 3에서 더 상세히 설명한다.
메모리(330)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 메모리(330)에는 자동 보정 장치(300)를 제어하기 위한 프로그램 코드 및 본 개시의 자동 보정 시스템(1000) 상에서 생성 및 처리되는 데이터가 일시적 또는 영구적으로 저장될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 자동 보정 장치(300)는 입출력 장치와의 인터페이스를 위한 수단인 입출력 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력 장치는 키보드 또는 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치는 어플리케이션의 통신 세션을 표시하기 위한 디스플레이와 같은 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로 입출력 인터페이스는 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다. 예를 들면, 자동 보정 장치(300)의 제어부(320)는 메모리(330)로부터 로딩된 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하여 생성한 데이터 처리 결과를 입출력 인터페이스를 통해 디스플레이에 표시할 수 있다.
자동 보정 시스템(1000)에 채용되는 통신 방식은 제한되지 않으며, 네트워크가 포함할 수 있는 통신망(일례로, 이동통신망, 유선 인터넷, 무선 인터넷, 방송망)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들간의 근거리 무선 통신 역시 포함될 수 있다. 예를 들어, 통신망(500)은 PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(campus area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), BBN(broadband network), 인터넷 등의 네트워크 중 하나 이상의 임의의 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 통신망(500)은 버스 네트워크, 스타 네트워크, 링 네트워크, 메쉬 네트워크, 스타-버스 네트워크, 트리 또는 계층적(hierarchical) 네트워크 등을 포함하는 네트워크 토폴로지 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이상에서는 근접전계 측정 장치(200)와 자동 보정 장치(300)를 별개의 구성으로 설명하였으나, 실시예에 따라서 두 장치(200, 300)는 하나의 장치로 구성되어 동작할 수 있다. 가령, 자동 보정 장치(300)는 근접전계 측정 장치(200)의 제어부(220)가 탑재된 컴퓨터에 탑재되는 형태로 구성될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법을 설명하기 위하여 안테나 시스템(100) 및 근접전계 측정 장치(200) 간의 배치 관계를 도시한 도면이다. 안테나 시스템(100)의 위상배열 안테나(110)에서 각 부배열(10)은 독립적으로 원거리 빔 패턴의 이득 및 위상이 독립적으로 보정되어 있다. 가령, 각 부배열(10)은 빔 조향 방향이 z축 방향이 되도록 각 부배열(10)이 포함하는 모든 단위 안테나(11)(도 2 참고)의 위상이 제어되어 있다. 이와 같이 각 부배열(10)이 제어된 상태에서 근접전계 측정 장치(200)를 통해 위상배열 안테나(110)에 대한 근접전계를 측정한다.
제어부(320)는 평면형 근접전계 측정 장치(200)로부터 위상배열 안테나(110)에 대하여 측정한 측정 평면(400) 내의 제1 근접전계 데이터를 획득할 수 있다. 측정 평면(400)은 도파관 프로브(210)가 위상배열 안테나(110)의 근접전계를 측정하기 위해 이동하는 평면으로서, 안테나(110)의 개구면, 즉 곡면(115s)의 가장 볼록한 부분으로부터 소정의 거리(d)만큼 이격되어 위치할 수 있다. 도파관 프로브(210)의 최단부는 측정 평면(400)과 맞닿아 근접전계를 측정할 수 있다.
본 도면에서 M개의 부배열(10)이 일 곡면(115s) 상에 균일한 간격으로 배치된 예시가 도시되어 있고, i번째 부배열을 제i 부배열(10i)이라 한다(i, M은 i＜M을 만족하는 양의 정수이다.). 제i 부배열(10i)의 전체 면적의 측정 평면(400)으로의 투사 평면을 제i 투사 평면(410i)이라 하고, 제i 부배열(10i) 내의 소정의 면적을 가지는 제1 면적(A)(도 2 참고)의 측정 평면(400)으로의 투사 평면을 제i 서브 투사 평면(420i)이라 한다. 이때 평면형 근접전계 측정 장치(200)에 의해 측정된 측정 평면(400) 내의 근접전계 데이터가 k개(k는 양의 정수) 있다고 가정하면, 평면형 근접전계 측정 장치(200)로부터 자동 보정 장치(300)로 전송되는 상기 제1 근접전계 데이터(
Figure 112020123924513-pat00001
)는 하기 [수학식 1]로 표현될 수 있다. 하기 [수학식 1]은 k×1 행렬에 대한 행렬 벡터를 의미한다. 이하의 수학식들에서, Ej(j는 j≤k인 양의 정수)는 평면형 근접전계 측정 장치(200)에 의한 도파관 프로브(210)의 j번 째 측정 위치인 (xj, yj)에서 측정된 근접전계 데이터로서 크기(aj)와 위상(pj)으로 이루어진 복소수이다.
Figure 112020123924513-pat00002
이후, 제어부(320)는 상기 제1 근접전계 데이터에 대하여 측정 위치에 따라 부배열(10) 단위로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 데이터를 기초로 각 부배열 별 대표 이득 및 대표 위상을 산출할 수 있다.
제어부(320)가 상기 그룹핑 동작을 수행할 때, 상기 측정 평면(400) 중 제i 부배열(10i)이 투사되는 제1 투사 평면(410i)에서 측정된 근접전계 데이터 단위로 그룹핑하여 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터를 획득할 수 있다. 구체적으로, 제i 부배열(10i)이 측정 평면(400)에 투사된 제i 투사 평면(410i)에 포함되는 도파관 프로브(210)의 모든 측정 위치(xj, yj)((xj, yj)
Figure 112020123924513-pat00003
410i)는 제i 부배열(10i)의 측정 데이터로 분류될 수 있다.
이후, 제어부(320)는 상기 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터의 평균으로 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 결정할 수 있다. 일 예로, 제i 부배열(10i)의 근접전계의 대표 이득(Ai)과 대표 위상(Pi)은 각각 아래의 [수학식 2] 및 [수학식 3]과 같이 제i 부배열(10i)에 소속되는 측정 데이터의 평균으로 정의될 수 있다. 이하, 대표 이득(Ai)과 대표 위상(Pi)을 포괄하여 대표값으로 지칭할 수 있다.
Figure 112020123924513-pat00004
Figure 112020123924513-pat00005
상기 [수학식 2] 및 [수학식 3]에서 Ni는 근접전계 측정 장치(200)의 측정 위치 중에서 제i 투사 평면(410i) 내에서 측정된 측정 데이터의 개수를 의미하며, 근접전계 측정 장치(200)에 대한 설정에 따라 측정 데이터의 개수는 달라질 수 있다.
한편, 복수의 부배열(10) 각각이 독립적으로 이득이나 위상이 보정되어 있다고 하더라도 본 발명의 일 실시예와 같이 복수의 부배열(10)을 다양한 형태로 조합하여 위상배열 안테나(110)를 구성하는 경우 서로 다른 부배열(10) 간의 상호 결합(mutual coupling)에 의해 각각의 부배열(10)의 가장자리에서 측정되는 근접전계 데이터는 그 데이터가 해당되는 부배열(10)의 근접전계 값을 왜곡시켜 측정의 정확도가 떨어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예로서, 제i 부배열(10i)의 대표 이득(Ai)과 대표 위상(Pi)을 산출하는 대상이 되는 평면은 전술한 제i 투사 평면(410i) 대신에, 측정 평면(400) 중 제i 투사 평면(410i)에서 각 부배열(제i 부배열)(10i) 중 가장자리에 있는 단위 안테나(11)가 투사되는 가장자리 영역이 제외된 평면, 즉 제i 서브 투사 평면(420i)일 수 있다. 즉, 제어부(320)는 상기 그룹핑을 제i 투사 평면(410i)보다 축소된 면적(420i)에서 수행할 수 있다. 즉, 제1 영역(A)(도 2 참고)이 측정 평면(400)에 투사된 제i 서브 투사 평면(420i)에 포함되는 도파관 프로브(210)의 모든 측정 위치(xj, yj)((xj, yj)
Figure 112020123924513-pat00006
420i)는 제i 부배열(10i)의 측정 데이터로 분류될 수 있다.
이에 따라 수정된 제i 부배열(10i)의 대표 이득(Ai)과 대표 위상(Pi) 각각은 아래의 [수학식 4] 및 [수학식 5]로 표현될 수 있다.
Figure 112020123924513-pat00007
Figure 112020123924513-pat00008
상기 [수학식 4] 및 [수학식 5]에서 Ni'는 근접전계 측정 장치(200)의 측정 위치 중에서 제i 서브 투사 평면(420i) 내에서 측정된 측정 데이터의 개수를 의미하며(Ni'≤ Ni), 마찬가지로 근접전계 측정 장치(200)에 대한 설정에 따라 측정 데이터의 개수는 달라질 수 있다. 제어부(320)가 수학식 4 및 수학식 5에 따라 그룹핑을 수행하는 경우 제i 투사 평면(410i)에는 포함되나 제i 서브 투사 평면(420i)에는 포함되지 않는 근접전계 데이터는 제i 부배열(10i)의 대표값을 산출하는 데 있어서 고려 대상이 되지 않는다.
전술한 본 발명의 실시예들에 따라 각 부배열(10)의 대표 이득(Ai) 및/또는 대표 위상(Pi)이 산출되면 자동 보정 장치(300)의 제어부(320)는 사용자에 의해 입력된 입력 조건에 따라 후술하는 바와 같이 부배열(10)의 자동 보정을 수행할 수 있다.
이후, 제어부(320)는 상기 대표 이득(Ai) 및 상기 대표 위상(Pi)을 미리 설정된 기준값과 비교하여 서로 다른 부배열(10) 간의 대표 이득(Ai) 및 대표 위상(Pi)을 보정하는 제어 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 상기 미리 설정된 기준값은 복수의 부배열(10) 중에서 선택된 임의의 부배열('기준 부배열'이라 한다.)의 대표 이득(AI)('기준 대표 이득'이라 한다.) 및 대표 위상(PI)('기준 대표 위상'이라 한다.)일 수 있다. 상기 제어 데이터는 보정 이득(
Figure 112020123924513-pat00009
) 및 보정 위상(
Figure 112020123924513-pat00010
)을 포함하되, 상기 보정 이득(
Figure 112020123924513-pat00011
)은 하기 [수학식 6]과 같이 기준 대표 이득(AI)에 대한 상대적인 크기로 산출되고, 상기 보정 위상(
Figure 112020123924513-pat00012
)은 하기 [수학식 7]과 같이 상기 기준 대표 위상(PI)에 대한 상대적인 위상으로 산출될 수 있다.
Figure 112020123924513-pat00013
Figure 112020123924513-pat00014
상기 [수학식 6]에 따르면 각 부배열(10)의 보정 이득(
Figure 112020123924513-pat00015
)은 기준 대표 이득(AI)에 대한 각 부배열(10)의 대표 이득(Ai)(i≤M)의 비로 산출되고, 상기 [수학식 7]에 따르면 각 부배열(10)의 보정 위상(
Figure 112020123924513-pat00016
)은 각 부배열(10)의 대표 이득(Pi)(i≤M)과 기준 대표 위상(PI)간의 차로 산출될 수 있다.
제어부(320)는 제어 데이터를 서로 다른 부배열 각각의 대표 이득 및 대표 위상 간의 편차가 최소화되도록 상기 기준값과 비교하여 생성하는 위의 과정을 반복할 수 있고, 이에 따라 보정 이득(
Figure 112020123924513-pat00017
) 및 보정 위상(
Figure 112020123924513-pat00018
)은 업데이트될 수 있다. 상기 반복 과정은 상기 비교 결과가 미리 정해진 조건을 만족할 때까지 수행될 수 있다. 이때 상기 미리 정해진 조건은 가장 최근에 생성된 보정 이득(
Figure 112020123924513-pat00019
) 및 보정 위상(
Figure 112020123924513-pat00020
) 각각이 기준 대표 이득 및 제1 대표 각각과 일치하는지 여부나, 또는 양 수치 간의 차이가 일정 값 이하인지 여부일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 부배열 간의 편차를 최소화할 수 있는 범위 내에서 다양하게 설정될 수 있다.
가령, 제어부(320)는 대표 이득(Ai) 및 대표 위상(Pi)을 미리 설정된 기준값(예를 들어, 기준 대표 이득 및 기준 대표 위상)과 비교하여 상기 비교 결과가 미리 정해진 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 제어부(320)는 상기 판단 결과 상기 조건을 불만족하는 경우 상기 제어 데이터를 생성하고, 상기 판단 결과 상기 조건을 만족하는 경우 최근에 생성된 제어 데이터를 메모리(330)에 저장하고 제어 데이터의 생성을 종료할 수 있다.
제어부(320)는 서로 다른 부배열(10) 간의 근접전계의 크기나 위상 차이가 최소화되도록 제어 데이터를 생성하되, 각 부배열(10)을 구성하는 가변 감쇠기, 위상 천이기 등이 이득과 위상을 제어하는 수단의 분해능을 반영하여 생성할 수 있다.
실시예에 따라서, 제어부(320)는 전술한 부배열(10) 간의 이득, 위상의 편차를 보정하는 제어 데이터를 GA(Genetic Algorithm), QGA(Quantum Genetic Algorithm) 또는 PSO(Particle Swarm Algorithm) 등과 같은 최적화 알고리즘을 이용하여 산출할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 본 개시의 자동 보정 방법은 후술하는 단계들을 포함할 수 있다. 전술한 도면들을 함께 참조하여 설명하며, 전술한 바와 동일한 내용은 설명을 간략히 하거나 생략한다.
먼저, 자동 보정 장치(300)는 사용자로부터 제어 데이터 생성의 기준이 되는 목표하는 이득, 빔 폭, 부엽 레벨 등의 원거리에서의 빔 규격 조건에 관한 입력 조건을 입력받을 수 있다(S100). 상기 입력 조건은 자동 보정 장치(300)의 입출력 인터페이스를 통해 입력될 수 있고, 메모리(330)에 저장될 수 있다.
한편, 안테나 시스템(100)의 제어부(120)는 위상배열 안테나(110)를 초기 상태로 제어한다(S200). 이때, 제어부(120)는 각 부배열(10)에 독립적으로 적용되는 독립 보정 데이터 등을 이용하여 초기 상태를 제어할 수 있다.
이후, 평면형 근접전계 측정 장치(200)를 이용하여 위상배열 안테나(110)에 대한 근접전계를 측정하여 측정 평면(400) 내의 제1 근접전계 데이터를 획득한다(S300). 제1 근접전계 데이터는 평면형 근접전계 측정 장치(200)에 의한 측정 평면(400) 상에서 측정된 모든 데이터를 의미할 수 있다.
이후, 상기 제1 근접전계 데이터에 대하여 측정 위치에 따라 부배열(10) 단위로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 데이터를 기초로 각 부배열(10) 별 대표 이득 및 대표 위상을 산출한다(S400). 상기 대표 이득 및 대표 위상은 전술한 수학식 2과 수학식 3에 의해, 또는 수학식 4와 수학식 5에 의해 산출될 수 있다. 대표값을 산출하는 단계(S400)에 관하여는 후술하는 도 5에서 더 상세히 설명한다.
이후, 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 미리 설정된 기준값과 비교하여 대표 이득 및 대표 위상의 편차를 보정하는 제어 데이터를 생성한다(S500). S500 단계는 후술하는 단계들을 포함할 수 있다.
상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 미리 설정된 기준값과 비교하여 상기 비교 결과가 미리 설정된 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다(S510). 상기 판단 결과 상기 기준치를 불만족하는 경우(S510-N) 서로 다른 부배열(10) 간의 대표값의 편차를 보정하는 제어 데이터를 생성하고(S520), 상기 판단 결과 상기 기준치를 만족하는 경우(S510-Y) 최후에 생성된 제어 데이터를 메모리(330)에 최종 보정 데이터로 저장하고 종료할 수 있다. 제어 데이터가 생성된 경우, 자동 보정 장치(300) 해당 제어 데이터를 안테나 시스템(100)으로 전송할 수 있고, 제어부(120)는 수신한 제어 데이터를 반영(S530)하여 다시 위상배열 안테나(110)의 동작, 자세 등을 제어하고(S200), 이후의 단계들(S300, S400, S500)을 수행할 수 있다.
일 예로, 상기 미리 설정된 기준값은 복수의 부배열(10) 중에서 선택된 임의의 부배열('기준 부배열'이라 한다.)의 기준 대표 이득 및 기준 대표 위상일 수 있다. 제어 데이터는 보정 이득 및 보정 위상을 포함할 수 있고, 상기 보정 이득은 전술한 [수학식 6]과 같이 상기 기준 대표 이득에 대한 상대적인 크기로 산출되고, 상기 보정 위상은 전술한 [수학식 7]과 같이 상기 기준 대표 위상에 대한 상대적인 위상으로 산출될 수 있다. 또한, 상기 제어 데이터는 서로 다른 부배열(10) 각각의 대표 이득 및 대표 위상 간의 편차가 최소화되도록 생성될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법에 의하면, 복수의 부배열이 평면형 뿐만 아니라 입체형 등 다양한 형태로 조합된 능동 위상배열 안테나에 대하여도 부배열 간의 원거리 빔 패턴의 이득 및 위상의 편차를 보정하는 제어 데이터를 자동으로 추출할 수 있다. 이에 따라 부배열 각각에 대하여 보정을 수행하는 것이 아닌, 전체 안테나 시스템에 대하여 제어 데이터를 자동 추출하는 것으로 보정의 효율성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 부배열 내의 축소 면적을 이용함으로써 인접한 부배열 간의 상호 결합을 방지하여 부배열 간의 빔 패턴의 오차를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법의 일부 단계인 대표값을 산출하는 단계(S400)를 더 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다. S400 단계는 후술하는 단계들을 포함할 수 있다.
측정 평면(400) 중 각 부배열(10)이 투사되는 제1 투사 평면(410i)에서 측정된 근접전계 데이터 단위로 그룹핑하여 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터를 획득할 수 있다(S410).
이후, 상기 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터의 평균으로 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 결정할 수 있다(S420).
실시예에 따라서, 대표 이득 및 대표 위상 산출의 기준이 되는 평면은 전술한 제1 투사 평면(410i) 대신에 상기 측정 평면(400) 중 각 부배열(10) 중 가장자리에 있는 단위 안테나들(11)이 투사되는 가장자리 영역이 제외된 평면인 제1 서브 투사 평면(420i)이 될 수도 있다. 이때 대표값 산출의 기반이 되는 각 부배열(10i)에 속하는 분할 근접전계 데이터의 개수는, 제1 서브 투사 평면(420i)의 면적이 제1 투사 평면(410i)보다 작으므로 더 감소한다. 이와 같이, 그룹핑을 제1 서브 투사 평면(420i)을 기초로 수행하는 경우, 복수의 부배열(10)의 조합으로 이루어진 안테나 시스템(100)에 있어서 인접하는 부배열 간의 상호 결합에 의한 신호 왜곡, 오차를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법을 적용하기 전의 원거리 안테나 패턴(Far-Field Chart)을 도시한 도면이다. 가로축은 원거리 빔 패턴의 위상(Phase, θ)을 나타내고, 세로축은 원거리 빔 패턴의 크기(이득)(Amplitude, dB)를 나타낸다.
도 6은 8×8 행렬 형태의 4096개의 단위 안테나(11)를 포함하는 평면형 부배열(10) 64개로 이루어진 형상 적응형 위상배열 안테나(110)의 원거리 빔 패턴을 도시한 그래프로서, 64개의 부배열(10) 각각은 보정되었으나 서로 다른 부배열(10) 간의 보정은 이루어지지 않은 경우이다. 도 6을 참조하면, 중심 주파수(fc), 저주파수(fL) 및 고주파수(fH) 각각에서 부배열(10) 전체에 대하여 측정한 원거리 빔 패턴이 도시되어 있다. 일 예로, 중심 주파수(fc)는 약 14.25 GHz, 저주파수(fL)는 약 14 GHz, 고주파수(fH)는 약 14.5 GHz일 수 있다. 도 6을 참조하면, 복수의 원거리 빔 패턴들은 서로 간의 편차가 보정되지 않아 특정 방향(본 도면에서 0˚ 방향)으로의 빔 패턴이 형성되지 않은 것을 확인할 수 있다. 또한, 빔 패턴의 이득 관점에서도 메인 빔을 중심으로 이득이 감소하는 서브 빔 형태를 가지지 않는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법을 적용한 후의 원거리 안테나 패턴을 도시한 도면으로서, 도 6과 동일한 예시의 위상배열 안테나(110)에 대한 원거리 빔 패턴의 그래프이다.
도 7은 도 6과 달리 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 보정 장치 및 방법에 의해 서로 다른 부배열(10) 간의 보정도 이루어진 경우의 그래프로서, 복수의 원거리 빔 패턴들은 서로 간의 편차가 보정되어 특정 방향(본 도면에서 0˚ 방향)으로 정확하게 빔 패턴이 형성된 것을 확인할 수 있다. 상기 0˚ 방향은 도 3에서 전술한 바와 같이 각 부배열(10)에 대하여 z축 방향으로 제어된 빔 제어 방향에 대응될 수 있다. 도 7을 도 6과 비교하면, 0˚ 방향으로 최대 이득을 가지는 메인 빔이 형성되어 있고, 0˚ 방향을 중심으로 양 측으로 이득이 점점 감소하는 서브 빔 형태로 위상 및 이득의 편차가 보정되어 있음을 확인할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 다양한 실시예들은 예시적이며, 서로 구별되어 독립적으로 실시되어야 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 설명된 실시예들은 서로 조합된 형태로 실시될 수 있다.
이상 설명된 다양한 실시예들은 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 앞에서 설명된 실시예들에 국한하여 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위가 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000: 자동 보정 시스템
100: 안테나 시스템
110: 위상배열 안테나
200: 근접전계 측정 장치
210: 도파관 프로브
300: 자동 보정 장치
10: 부배열
11: 단위 안테나
400: 측정 평면
410i: 제1 투사 평면
420i: 제1 서브 투사 평면

Claims (11)

  1. 복수의 부배열을 포함하는 위상배열 안테나의 각 부배열 간의 이득과 위상의 편차를 보정하는 방법에 있어서,
    평면형 근접전계 측정 장치를 이용하여 상기 위상배열 안테나에 대한 근접전계를 측정하여 측정 평면 내의 제1 근접전계 데이터를 획득하는 단계;
    상기 제1 근접전계 데이터에 대하여 측정 위치에 따라 부배열 단위로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 데이터를 기초로 각 부배열 별 대표 이득 및 대표 위상을 산출하는 단계; 및
    상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 미리 설정된 기준값과 비교하여 서로 다른 부배열 간의 대표 이득 및 대표 위상을 보정하는 제어 데이터를 생성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제어 데이터를 생성하는 단계에서,
    상기 미리 설정된 기준값은 상기 복수의 부배열 중에서 선택된 기준 부배열의 기준 대표 이득 및 기준 대표 위상이고,
    상기 제어 데이터는 보정 이득 및 보정 위상을 포함하되, 상기 보정 이득은 상기 기준 대표 이득에 대한 상대적인 크기로 산출되고, 상기 보정 위상은 상기 기준 대표 위상에 대한 상대적인 위상으로 산출되고,
    상기 제어 데이터는 서로 다른 부배열 각각의 대표 이득 및 대표 위상 간의 편차가 최소화되도록 생성되는, 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 산출하는 단계는,
    상기 측정 평면 중 각 부배열이 투사되는 제1 투사 평면에서 측정된 근접전계 데이터 단위로 그룹핑하여 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터의 평균으로 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 결정하는 단계;를 포함하는, 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 투사 평면은, 상기 측정 평면 중 상기 각 부배열 중 가장자리에 있는 단위 안테나가 투사되는 가장자리 영역이 제외된 평면인, 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 능동 위상배열 안테나는 상기 복수의 부배열이 입체형으로 배열된 안테나인, 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 방법.
  6. 컴퓨터를 이용하여 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  7. 복수의 부배열을 포함하는 위상배열 안테나의 각 부배열 간의 이득과 위상의 편차를 보정하는 장치에 있어서, 상기 장치는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    평면형 근접전계 측정 장치로부터 상기 위상배열 안테나에 대하여 측정한 측정 평면 내의 제1 근접전계 데이터를 획득하고,
    상기 제1 근접전계 데이터에 대하여 측정 위치에 따라 부배열 단위로 그룹핑하고, 상기 그룹핑된 데이터를 기초로 각 부배열 별 대표 이득 및 대표 위상을 산출하며,
    상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 미리 설정된 기준값과 비교하여 서로 다른 부배열 간의 대표 이득 및 대표 위상을 보정하는 제어 데이터를 생성하고,
    상기 미리 설정된 기준값은 상기 복수의 부배열 중에서 선택된 기준 부배열의 기준 대표 이득 및 기준 대표 위상이고,
    상기 제어 데이터는 보정 이득 및 보정 위상을 포함하되, 상기 보정 이득은 상기 기준 대표 이득에 대한 상대적인 크기로 산출되고, 상기 보정 위상은 상기 기준 대표 위상에 대한 상대적인 위상으로 산출되고,
    상기 제어 데이터는 서로 다른 부배열 각각의 대표 이득 및 대표 위상 간의 편차가 최소화되도록 생성되는, 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 산출할 때,
    상기 측정 평면 중 각 부배열이 투사되는 제1 투사 평면에서 측정된 근접전계 데이터 단위로 그룹핑하여 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터를 획득하고,
    상기 각 부배열 별 분할 근접전계 데이터의 평균으로 상기 대표 이득 및 상기 대표 위상을 결정하는, 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 투사 평면은, 상기 측정 평면 중 상기 각 부배열 중 가장자리에 있는 단위 안테나가 투사되는 가장자리 영역이 제외된 평면인, 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 장치.
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 능동 위상배열 안테나는 상기 복수의 부배열이 입체형으로 배열된 안테나인, 능동 위상배열 안테나의 자동 보정 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002243783A (ja) * 2001-02-21 2002-08-28 Communication Research Laboratory 近傍界測定を用いたアンテナの特性測定装置および特性測定方法
KR20150076756A (ko) * 2013-12-27 2015-07-07 삼성탈레스 주식회사 위상배열 레이더의 배열면 정렬 장치 및 그 동작 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002243783A (ja) * 2001-02-21 2002-08-28 Communication Research Laboratory 近傍界測定を用いたアンテナの特性測定装置および特性測定方法
KR20150076756A (ko) * 2013-12-27 2015-07-07 삼성탈레스 주식회사 위상배열 레이더의 배열면 정렬 장치 및 그 동작 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115603051A (zh) * 2022-11-29 2023-01-13 中国电子科技集团公司第十研究所（Cn） 一种多波束球面相控阵天线的标校区域相位的标校方法

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