KR102436716B1 - 안테나 시험 장치 및 시험 방법 - Google Patents

안테나 시험 장치 및 시험 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 시험 안테나를 지지하는 이동 가능한 스탠드와, 복수의 방사 요소를 갖는 피드 안테나를 포함하는, 시험 안테나의 측정을 위한 측정 장치를 교시한다. 이동 가능한 스탠드는 피드 안테나로부터 미리 정의된 거리에 위치된다. 안테나 피드 시스템에는, 그 거리에서 파면이 실질적으로 평평하도록, 복수의 방사 요소로부터의 파면의 위상 및 진폭을 조정하기 위한 복수의 조정 컴포넌트가 제공된다.

Description

안테나 시험 장치 및 시험 방법{A TEST APPARATUS AND A METHOD OF TESTING OF AN ANTENNA}
본 개시 내용은 안테나의 시험을 위한 장치와, 시험 장치에서 안테나의 시험을 위한 방법에 관한 것이다.
방사 패턴(radiation pattern)의 측정과 모바일 통신을 위한 안테나의 시험에 대하여 알려진 많은 방법이 있다.
또한, 시험되고 있는 안테나의 원거리 필드(far-field) 측정은 옥외에서 수행될 수 있다. 그러나, 이러한 측정은 시험되고 있는 안테나와 검출기 사이의 거리가 근거리 필드(near-field) 효과를 제거하기 위하여 상당한 거리로 될 필요가 있다. 예를 들어, 1 GHz에서 2.6 m의 길이를 갖는 모바일 통신 안테나의 측정은 시험되고 있는 안테나로부터 검출기가 45 m의 거리에 있는 것을 필요로 한다. 옥외에서의 측정은 인근의 물체로부터의 반사 간섭에 의해 영향을 받고, 또한 이웃하는 주파수로 동작하는 다른 모바일 통신 안테나로부터의 간섭에 의해 영향을 받을 수 있다.
안테나의 근거리 필드 방사 패턴을 측정하고 그 다음 원거리 필드 방사 패턴을 계산하기 위하여 차폐된 무반향(anechoic) 측정 챔버를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 측정 챔버는 원거리 필드 측정과 같은 많은 공간을 필요로 하지 않는다. 측정 챔버는, 예를 들어, 대략 10 m의 크기를 가질 수 있다. 위상뿐만 아니라 필드의 값이 안테나를 둘러싸는 입체각(solid angle)(또는 적어도 입체각의 실질적인 부분)에 대하여 측정되고, 그 다음 이러한 수신 패턴으로부터 시험되고 있는 안테나의 원거리 필드 방사 패턴을 계산하는 것이 가능하다. 이 계산은 측정되고 있는 방사의 위상에 대한 지식을 필요로 하고, 이는 일반적으로 수동 안테나에 대하여 입수 가능하다. 그러나, 위상에 대한 지식은 능동 안테나에 대하여 입수 가능하지 않다. 또한, 이러한 측정은 수행하기 위한 상당한 양의 시간을 필요로 할 수 있다.
시험 안테나의 방사 패턴의 측정을 위한 다른 장치는 이른바 컴팩트 범위 챔버(compact range chamber)이다. 컴팩트 범위 챔버는 피드 안테나(feed antenna)로부터의 구면 필드(spherical field)를 이용하고, 시험 안테나에서 실질적으로 평행한 파면(wave front)을 갖는 원거리 필드를 생성하기 위하여 하나 이상의 만곡 미러(curved mirror)를 이용하여 필드를 지향시킨다. 시험 안테나는, 파면이 실질적으로 평평한 이른바 정숙 구역(quite zone)에서 이러한 원거리 필드 내에 배치된다. 컴팩트 범위 챔버는 원거리 필드의 직접적인 측정을 가능하게 하지만, 근거리 필드를 측정하기 위한 것보다 더 큰 측정 챔버를 필요로 한다. 이것은 측정 챔버 내에 사용된 만곡 미러가 시험 안테나의 치수의 적어도 2배의 치수를 필요로 하기 때문이다. 예를 들어, 2.6 m의 모바일 통신 안테나는 대략 5 m 지름을 갖는 만곡 미러를 필요로 한다. 이러한 컴팩트 범위 챔버는 피드 안테나와 시험 안테나 사이의 직접적인 빔이 측정을 방해할 수 있다는 단점을 더 가진다. 측정 구역에서 원통파(cylindrical wave)를 생성하는 컴팩트 범위 챔버를 구성하는 것이 가능할 것이다. 그러나, 이러한 컴팩트 범위 챔버는 구성하기에 실질적으로 더 어렵다. 또한, 원거리 필드를 생성하도록 만곡 미러 대신에 렌즈를 이용하는 것도 가능할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 시험 안테나(2)를 시험하는 장치를 도시한다. 피드 안테나(4)는 반사기(3)를 향하여 배향되고, 그 형상은 대략 평평한 방식으로 구면파(spherical wave)를 반사하도록 설계된다. 도 2는 방사 패턴이 시험에서 측정되는 안테나(20)의 일례를 도시한다. 안테나(20)는 측정 스탠드(30) 상에서 무반향 시험 장치(10)의 이른바 정숙 구역 내에 장착되고, 이는 안테나(20)가 스트러트(strut)(36)에 의해 부착되는 회전 가능한 수평축(34)을 포함한다. 안테나(20)는, 화살표로 나타내는 바와 같이, 수평축(34) 주위로 360° 회전될 수 있다. 이것은 안테나(20)가 모든 방향으로 시험될 수 있게 한다. 측정 스탠드(30)는, 화살표로 나타내는 바와 같이, 시험 장치(10)의 바닥의 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 측정 스탠드(30)가 회전될 수 있게 하도록 수직축(32)에 더 연결된다. 수직축(32)과 수평축(34)의 회전의 조합은 모든 공간 방향으로 안테나(20)의 방사 패턴이 측정될 수 있게 한다.
프로브 또는 검출기(80)는 안테나(20)로부터의 방사 패턴을 측정한다. 프로브(80)는 측정 장치(90)에 연결되고, 이는 측정으로부터 방사 패턴을 계산할 수 있다. 프로브(80)와 피시험 안테나(20) 사이의 거리는 반사가 결과에 영향을 미치지 않도록 충분히 크게 선택된다.
중국 공개 특허 출원 제102854401호는 피시험 안테나 어레이로부터 방사 패턴을 측정하는 방법을 교시한다. 방법은 균일한 평면파에 의해 상이한 각도로부터 안테나 어레이를 조사함으로써(irradiating) 안테나의 방사 패턴을 측정하는 단계를 포함한다. 평면파의 조사 하에서의 안테나 어레이의 응답은 디지털 오실로스코프에 의해 측정된다. 응답은 균일한 진폭 및 동일 위상(co-phase) 여기의 조건 하에서 안테나 어레이의 방사 패턴을 획득하도록 정규화되고, 방사 패턴은 디지털 신호 처리 기술과 어레이 안테나 유닛 패턴의 중첩 원리를 통해 계산된다.
일본 공개 특허 출원 제2012-117959호(미쯔비시 덴키)는 무선 주파수 신호(RF)의 생성과, 이에 이어지는 측정될 요소 안테나에 대응하는 고주파수 신호의 진폭과 위상의 변경을 포함하는 안테나 측정 방법을 교시한다. RF 신호는 복수의 안테나 요소로부터 전송되고, 결과적인 RF 신호는 측정되는 안테나에서 수신된다.
시험 안테나의 측정을 위한 측정 장치가 개시된다. 피드 안테나가 측정 장치에 장착되고, 복수의 방사 요소를 포함한다. 시험 안테나는 이동 가능한 스탠드 상에서 피드 안테나(feed antenna)로부터 미리 정의된 시험 거리에 배치된다. 피드 안테나는 복수의 방사 요소로부터의 파면의 위상과 진폭을 조정하기 위한 복수의 조정 컴포넌트를 갖는 안테나 피드 시스템을 이용하여 공급된다(fed). 복수의 조정 컴포넌트는 상기 미리 정해진 시험 거리에서 파면이 실질적으로 평평하게 되도록 피드 안테나로부터의 파면의 위상과 진폭을 조정한다.
피드 안테나로부터의 시험 신호의 위상과 진폭의 조정은 미리 정해진 시험 거리에서 실질적으로 평행한 파면이 형성될 수 있게 한다. 다른 말로 하면, 정숙 구역(quite zone)이 시험 안테나의 방사 패턴이 측정되는 위치에 형성된다. 이 측정 장치는 시험되고 있는 안테나에서 파면이 실질적으로 평행하게 되도록 파면을 지향시키기 위한 미러를 필요로 하지 않는다. 그룹으로 배치될 수 있는 복수의 방사 요소의 사용은 파면이 제어될 수 있게 한다.
시험 안테나는 피드 안테나의 정숙 구역에 대응하는 미리 정의된 시험 거리에 배치된다. 이 정속 구역의 위치는 피드 안테나의 위상 및 진폭 설정에 종속하고, 따라서 시험 안테나의 크기, 피드 안테나의 크기, 시험 안테나와 피드 안테나 사이에 반사된 다중 경로에 의해 오류가 생긴 신호를 감소시키기 위한 시험 안테나와 피드 안테나 사이의 충분한 거리 및 무반향 챔버 내로 피팅하기 위한 작은 거리를 포함하는 상이한 요건으로 조정될 수 있다. 피드 안테나의 위상 및 진폭 설정은 큰 정숙 구역을 생성하기 위하여 조정될 수 있다. 비한정적인 예는, 예를 들어, 1 내지 2 GHz 범위의 주파수에 대하여, 4 m의 피드 안테나 길이, 2 m의 시험 안테나 길이일 수 있고, 시험 안테나와 피드 안테나 사이의 미리 정의된 시험 거리는 4 m의 거리일 수 있다. 위상 및 진폭 설정은 측정 장치의 설계 동안 조정될 수 있다. 위상 및 진폭 설정은 시험될 시험 안테나에 따라 조정될 수 있다.
시험 안테나는 적어도 하나의 축 주위로 회전 가능한 이동 가능한 스탠드 상에 배치된다. 바람직한 실시예에서, 스탠드는 2개의 축 주위로 회전될 수 있다. 2개의 축 중 하나는 실질적인 수직축이며, 2개의 축 중 다른 하나는 실질적인 수평축이다. 이것은, 시험 안테나로부터의 방사 패턴이 모든 공간적인 각도에서 측정될 수 있도록 안테나가 3차원으로 이동될 수 있게 한다.
안테나 피드 시스템은 각각의 방사 요소 및 피드 시스템 사이에 연결된 지연 요소 및/또는 감쇠기를 가진다. 본 발명의 일 양태에서, 지연 요소는 필요한 길이로 절단된 유선 연결된 동축 케이블의 가닥들(lengths)이다. 유선 연결된 지연 요소를 소프트웨어 조정으로 대체하는 것이 가능할 것이다. 복수의 방사 요소는 교차 편파된(cross-polarized) 빔을 생성할 수 있다. 본 개시 내용의 일 양태에서, 직교 편파가 사용된다,
또한, 본 개시 내용은, 측정 장치의 이동 가능한 스탠드에 시험 안테나를 배치하는 단계; 위상 또는 지연 중 적어도 하나를 조정하기 위한 복수의 조정 컴포넌트를 이용하여, 이동 가능한 스탠드에서 실질적으로 평평한 파면을 검출하도록, 복수의 방사 요소를 포함하는 피드 안테나로부터의 파면의 위상, 지연 및 진폭 중 적어도 하나를 조정하는 단계; 시험 안테나에 의해 시험 신호를 방출하고 피드 안테나에서 의해 시험 신호를 수신하는 단계; 이동 가능한 스탠드를 이동시키는 단계; 및 시험 안테나의 방사 또는 전송 패턴을 얻기 위하여 방출하고 수신하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는, 측정 장치에서의 시험 안테나의 시험 방법을 교시한다.
또한, 본 개시 내용은, 측정 장치의 이동 가능한 스탠드에 시험 안테나를 배치하는 단계; 위상, 지연 및 진폭 중 적어도 하나를 조정하기 위한 복수의 조정 컴포넌트를 이용하여, 이동 가능한 스탠드에서 실질적으로 평평한 파면을 생성하도록, 피드 안테나를 형성하는 복수의 방사 요소의 위상, 지연 및 진폭 중 적어도 하나를 조정하는 단계; 피드 안테나에 의해 시험 신호를 방출하고 시험 안테나에 의해 시험 신호를 수신하는 단계; 이동 가능한 스탠드를 이동시키는 단계; 및 시험 안테나의 수신 패턴을 얻기 위하여 방출하고 수신하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는, 측정 장치에서의 시험 안테나의 시험 방법을 교시한다.
시험 안테나가 능동 안테나일 때, 능동 안테나의 수신 패턴과 전송 패턴 모두가 시험되어야 한다.
본 개시 내용의 일 양태에서, 시험 신호는 적어도 2개의 직교 편파로 생성된다. 2개의 직교 편파는 임의의 편파를 이용한 시험 안테나의 시험을 가능하게 한다.
방법은 옥외에서 시험하거나 근거리 필드 측정으로부터 측정을 수학적으로 변환할 필요 없이 피시험 안테나의 원거리 필드 방사 패턴을 측정하는 방법을 제공한다. 따라서, 본 방법은 수동 안테나 및 능동 안테나 모두에 대한 컴팩트한 측정 설비에 사용될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 시험 안테나를 측정하는 장치의 일례를 도시한다;
도 2는 도 1에 따른 측정 장치 내의 측정 스탠드 상에 장착된 안테나의 일례를 도시한다;
도 3은 본 개시 내용에 따른 안테나 피드 시스템을 갖는 측정 장치의 개요를 도시한다;
도 4는 도 3에 따른 측정 장치 내의 측정 스탠드 상에 장착된 안테나의 일례를 도시한다;
도 5는 본 개시 내용에 따른 피드 안테나에 의해 생성된 신호의 파워(power) 분포의 측정을 도시한다;
도 6은 본 개시 내용의 일 양태에 따른 피드 안테나 내의 방사 요소에 걸친 파워 분포의 계산을 도시한다;
도 7은 본 개시 내용의 일 양태에 따른 피드 시스템 내의 지연 요소의 길이의 계산을 도시한다;
도 8은 본 개시 내용의 일 양태에 따른 시험 안테나를 시험하는 방법을 도시한다;
도 9는 본 개시 내용의 다른 양태에 따른 시험 안테나를 시험하는 방법을 도시한다.
이제 본 발명이 도면을 기반으로 설명될 것이다. 본 명세서에 설명된 실시예 및 양태는 단지 예이며, 청구범위의 보호 범위를 어떠한 방식으로도 제한하지 않는다는 것이 이해될 것이다. 본 발명은 특허청구범위 및 그 참조물에 의해 정의된다. 또한, 본 발명의 일 양태 또는 실시예의 특징은 본 발명의 다른 양태(들) 및/또는 실시예들의 특징과 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 3은, 위에서 본, 시험 안테나(220)를 시험하기 위한 본 개시 내용의 일 양태에 따른 시험 장치(210)의 개요를 도시한다. 도 4는 방사 패턴이 측정될 시험 안테나(220)의 일례를 도시한다. 시험 장치(210)는 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)를 갖는 피드 안테나(240)를 가진다. 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)는 피드 시스템(260)에 연결된다. 피드 시스템(260)은 시험 신호를 생성 및/또는 수신하도록 맞추어진 시험 신호 생성기 및 수신기(262)에 연결된다.
피드 시스템(260)은 시험 안테나(220)가 시험되어야 하는 주파수 도메인 내의 시험 신호를 공급하기 위하여 사용될 수 있다. 피드 시스템(260)은 2개의 주파수 도메인에서, 예를 들어 700 MHz 및 960 MHz 사이의 제1 주파수 범위와, 1710 MHz 및 2690 MHz 사이의 제2 주파수 범위에서, 피드 안테나(240)를 동작시키기 위하여 2개의 피드 서브 시스템을 더 포함할 수 있다. 이것은 상이한 주파수 범위에서 다른 시험 안테나를 시험하기 위한 피드 안테나(240)의 사용을 가능하게 한다.
피드 안테나(240)로 전송된 시험 신호 생성기(262)로부터 수신된 시험 신호를 지연시키는 복수의 지연 요소(delay element) 또는 위상 시프터(265-1, 265-2, …, 265-N)가 안테나 피드 시스템(260) 내에 존재한다. 또한, 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)의 진폭을 조정하도록 맞추어진 복수의 감쇠기(attenuator)(267-1, 267-2,…, 267-N)가 안테나 피드 시스템(260) 내에 존재한다.
지연 요소(265-1, 265-2, …, 265-N)와 감쇠기(267-1, 267-2,…, 267-N)의 목적은 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)에서 시험 신호를 생성하기 위한 것이며, 이는, 도 3에 도시된 바와 같이, 미리 정의된 시험 거리에서 평평한 파면을 생성한다. 다른 말로 하면, 종래 기술의 만곡 미러에 대한 필요성 없이 미리 정의된 시험 거리(d)에서 원거리 필드 패턴에 실질적으로 근사하는 시험 신호가 생성된다.
복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)는 수직 성분 또는 수평 성분과 같은 2개의 편파(polarization) 성분, 또는 교차 편파된(cross-polarized) 성분(-45°, +45°)을 갖는 쌍극자(dipole)이다. 임의의 편파가 사용될 수 있다. 편파 성분들은 본 개시 내용의 일 실시예에서 직교한다.
방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)는 도 3에서 선형으로 도시된다. 정숙 구역에서 3차원 필드를 생성하기 위하여 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)의 2차원 어레이를 구성하는 것이 가능할 것이다.
바람직하게는, 피드 안테나(240)는 15 및 30개 사이의 방사 요소를 포함한다(N은 15 내지 30의 범위 내에 있다). 방사 요소의 개수는 다른 것들 중에서도 주파수에 종속한다는 것이 주목되어야 한다.
지연 요소(265)는 유선으로 연결될 수 있고, 예를 들어, 동축 케이블의 절단된 가닥(cut length)으로부터 제조될 수 있다. 또한, 시험 패턴을 생성하기 위하여 지연 요소(265) 없이 소프트웨어로 생성된 시험 신호를 사용하는 것도 가능할 것이다.
도 4는 방사 패턴이 측정되어야 하는 시험 안테나(220)의 일례를 도시한다. 안테나(220)는 미리 정해진 시험 거리(d)에서, 즉 파면은 실질적으로 평평한 곳에서, 측정 스탠드(230) 상에 장착된다. 다른 말로 하면, 측정 스탠드는 정숙 구역(216) 내에 배치된다.
측정 스탠드(230)는 안테나(220)가 스트러트(strut)(236)에 의해 부착되는 회전 가능한 수평축(234)을 포함한다. 안테나(220)는, 화살표로 나타내는 바와 같이, 수평축(234) 주위로 360° 회전될 수 있다. 이것은 시험 안테나(220)가 모든 방향으로 시험될 수 있게 한다. 시험 안테나(220)는 능동 안테나 또는 수동 안테나의 어느 것이라도 될 수 있다.
측정 스탠드(230)는, 화살표로 나타내는 바와 같이, 시험 장치(210)의 바닥의 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 측정 스탠드(230)가 회전될 수 있게 하도록 수직축(232)에 더 연결된다. 수직축(232)과 수평축(234)의 회전의 조합은 모든 공간 방향으로 시험 안테나(220)의 방사 패턴이 측정될 수 있게 한다.
도 5는, 예를 들어, 정숙 구역 내에서, 대략 2.5 m인 안테나(220)의 길이에 걸쳐, 미리 정의된 시험 거리(d)에서 피드 안테나(240)에 의해 생성된 파워(power) 분포 신호의 측정을 도시한다. 2.35 GHz의 주파수에서 정숙 구역 내의 RF 필드는 안테나(220)의 길이에 걸쳐 실질적으로 균일한 것을 알 수 있을 것이다. 예측될 수 있는 바와 같이, 정숙 구역의 에지에서 파워의 작은 감소(drop-off)가 있다.
4 m 미만의 상기 미리 정의된 거리에서 평평한 파면을 생성하기 위하여 적어도 10개의 방사 요소가 필요하다. 본 개시 내용의 일 양태에서, 더욱 균일한 평평한 파면을 제공하기 위하여, 15 내지 30개의 방사 요소가 제공되지만, 이는 본 발명의 한정이 아니다. 방사 요소의 개수가 다른 것들 중에서 주파수에 종속한다는 것이 주목되어야 한다.
도 6은 본 개시 내용의 일 양태에 따른 피드 안테나 내의 방사 요소에 걸친 파워 분포의 계산을 도시한다. 감쇠기(267-1, 267-2,…, 267-N)에 의해 설정된 파워 분포가 피드 안테나(240)의 중심에서 거의 일정하고 피드 안테나(240)의 에지에서 감소된 파워를 가질 때, 정숙 구역의 최상의 성능이 획득된다는 것을 알 수 있을 것이다. 도 7은 안테나 피드 시스템(260)에서 지연 요소(265-1, 265-2, …, 265-N)에 의해 유입된 지연의 계산을 도시한다. 피드 안테나(240)의 에지에서의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)로부터의 시험 신호의 방사가 피드 안테나(240)의 중심에서의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)로부터의 시험 신호에 비하여 약간 지연되도록 지연이 유입될 필요가 있다는 것을 알 수 있다. 다른 말로 하면, 미리 정의된 시험 거리에서 평면파의 최상의 근사는 피드 안테나(240)의 중심 방사 요소로 공급된 신호에 거의 지연이 없고 피드 안테나(240)의 에지에서의 방사 요소로 공급된 신호에 약간의 양(positive)의 지연이 있을 때 성취될 수 있다.
방사 요소의 위상, 지연 및/또는 진폭이 복수의 방사 요소의 각각의 방사 요소 대하여 개별적으로 조정될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 이 대신에, 방사 요소의 위상, 지연 및/또는 진폭은 복수의 방사 요소의 방사 요소 그룹에 대하여 조정될 수 있고, 그룹의 각각의 방사 요소는 동일한 위상, 지연 및/또는 진폭을 가진다.
시험은, 본 개시 내용에서 설명된 바와 같이, 측정 장치(210) 내의 시험 안테나(220)로부터 방사 패턴을 측정하는 것으로부터 획득된 결과가 필드 내의 결과 및 컴팩트 범위 장치 내에서 수행된 결과만큼 양호하다는 것을 보여주었다. 원거리 필드가 사용되고, 따라서 측정된 데이터의 위상 정보에 대한 여하간의 지식을 필요로 할 수 있는 근거리 필드의 측정으로부터의 수학적 변환을 수행할 필요가 없다.
도 8은 측정 장치(210) 내의 시험 안테나의 시험을 위한 방법을 도시한다. 본 방법은 도 2 및 3의 측정 장치(210)를 참조하여 설명된다.
시험 안테나(220)가 이동 가능한 측정 스탠드(230)에 배치된다(단계 S100).
이동 가능한 스탠드(230)에서 실질적으로 평평한 파면을 생성하도록 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)에 대한 위상, 지연 및/또는 진폭이 조정된다(단계 S120). 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)에 대한 위상, 지연 및/또는 진폭의 조정이 피드 안테나(240)를 설계하고 제조할 때 수행될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 또한, 시험될 시험 안테나에 따라 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)에 대한 위상, 지연 및/또는 진폭을 조정하는 것도 가능하다.
시험 안테나가 피드 안테나의 정숙 구역에 대응하는 미리 정의된 시험 거리에 배치된다. 이 정숙 구역의 위치는 피드 안테나의 위상 및 진폭 설정에 종속하며, 따라서 시험 안테나의 크기, 피드 안테나의 크기, 시험 안테나와 피드 안테나 사이에 반사된 다중 경로에 의해 오류가 생긴 신호를 감소시키기 위한 시험 안테나와 피드 안테나 사이의 충분한 거리 및 무반향 챔버 내로 피팅하기 위한 작은 거리를 포함하는 상이한 요건으로 조정될 수 있다. 피드 안테나(240)의 위상 및 진폭 설정은 큰 정숙 구역 또는 높은 세기(intensity)를 갖는 더 작은 정숙 구역을 생성하기 위하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 1 내지 2 GHz 범위의 주파수에 대하여, 4 m의 피드 안테나 길이, 2 m의 시험 안테나 길이일 수 있고, 시험 안테나와 피드 안테나 사이의 미리 정의된 시험 거리는 4 m의 거리일 수 있다.
시험 신호는 피드 안테나(240)에 의해 방출되며, 시험 신호는 시험 안테나(220)의 방사 패턴을 얻기 위하여 시험 안테나(220)에 의해 수신된다. 시험 안테나(220)는 실질적으로 평평한 파면을 수신한다(단계 S130).
안테나(220)는 수평축(234) 주위로 그리고/또는 수직축(232) 주위로 회전된다.
전술한 바와 같이, 시험 신호는 2개의 직교 편파, 예를 들어, 수평 편파 및 수직 편파 중 적어도 하나로 생성된다. 시험 신호가 2개의 직교하지 않는 편파로도 생성될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 2개의 직교하는 편파의 제공은 정밀한 측정을 가능하게 한다.
도 9는 측정 장치(210) 내의 시험 안테나의 시험을 위한 다른 방법을 도시한다. 본 방법은 도 2 및 3의 측정 장치(210)를 참조하여 설명된다.
시험 안테나(220)가 이동 가능한 측정 스탠드(230)에 배치된다(단계 S200).
이동 가능한 스탠드(230)에서 실질적으로 평평한 파면을 생성하도록 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)에 대한 위상, 지연 및/또는 진폭이 조정된다(단계 S220). 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)에 대한 위상, 지연 및/또는 진폭의 조정이 피드 안테나(240)를 설계하고 제조할 때 수행될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 또한, 시험될 시험 안테나에 따라 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)에 대한 위상, 지연 및/또는 진폭을 조정하는 것도 가능하다.
시험 안테나(220)가 시험 신호를 방출하며, 이는 수신 모드로 동작하는 피드 안테나(240)에 의해 수신된다(단계 S230). 이 단계는 이동 가능한 스탠드의, 따라서 시험 안테나(220)의 다른 위치에 대하여 반복된다.
본 개시 내용의 시험 장치(210)와 측정 시스템은 이전 시스템에서 요구되는 바와 같이 만곡 미러를 형성하는 것에 비하여 구축하는데 실질적으로 더 저렴하다.
본 발명의 다른 양태는, 예를 들어 측정 장치(210)의 측벽 상에서, 각도를 이루는 방식으로의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)의 배치이다.
본 발명의 다른 양태에서, 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)의 쌍극자는 다른 편파 방향으로 시험 안테나(220)의 응답을 측정하도록 연결된다. 이것은 수동 안테나에 대하여 버틀러(Butler) 행렬에 의해 그리고 능동 안테나에 대하여 디지털 방식으로 수행된다.
또한, 방사 요소로 2개의 상이한 주파수의 시험 신호를 공급하는 것도 가능할 것이다. 이것은 능동 컴포넌트로부터 구성된 피드 시스템(260) 또는 2개의 상이한 안테나 피드 시스템(260)을 필요로 할 것이다.
10, 210 측정 장치
15, 215 정숙 구역(quiet zone)
20, 220 시험 안테나
30, 230 측정 스탠드
32, 232 수직축
34, 234 수평축
36, 236 스트러트(strut)
40, 240 피드 안테나(feed antenna)
245 파면
250-1, 250-2, …, 250-N 방사 요소
260 안테나 피드 시스템
262 시험 신호 생성기 및 수신기
265-1, 265-2, 265-N 지연 요소
267-1, 267-2, 267-N 감쇠기 요소
270 측정 박스
80 프로브
90 측정 장치

Claims (16)

  1. 시험 안테나(220)의 측정을 위한 측정 장치(210)에 있어서,
    상기 시험 안테나(220)를 지지하는 이동 가능한 스탠드(230);
    복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)를 갖는 피드 안테나(feed antenna)(240) - 상기 이동 가능한 스탠드(230)는 상기 피드 안테나(240)로부터 미리 정의된 거리(d)에 위치됨 -; 및
    상기 거리(d)에서 파면이 실질적으로 평평하게 되도록, 상기 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)로부터의 파면(245)의 위상과 진폭을 조정하는 복수의 조정 컴포넌트를 갖는 안테나 피드 시스템(260)
    을 포함하고,
    상기 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)는 2개의 직교하는 편파 성분을 생성하는 한 쌍의 방사 요소를 포함하고,
    상기 안테나 피드 시스템(260)은, 상기 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)로부터의 상기 파면(245)의 진폭을 조정하기 위하여, 상기 방사 요소(250)에 연결된 복수의 감쇠기 또는 이득 요소(267-1, 267-2, …, 267-N)를 갖고,
    파워(power)가 적어도 상기 피드 안테나(240)의 중심 부분에서 실질적으로 일정하고 선택적으로 상기 피드 안테나(240)의 에지에서 감소되도록, 상기 복수의 감쇠기 또는 이득 요소(267-1, 267-2, …, 267-N)에 의해 설정된 파워 분포가 조정되고,
    상기 피드 안테나(240)는 15 및 30개 사이의 방사 요소를 포함하는,
    측정 장치(210).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 가능한 스탠드(230)는 적어도 하나의 축(232, 234) 주위로 회전 가능한,
    측정 장치(210).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 축(232, 234)은 수직축(232) 또는 수평축(234) 중 하나인,
    측정 장치(210).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 피드 시스템(260)은, 상기 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)로부터의 상기 파면(245)의 위상을 조정하기 위하여, 상기 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)에 연결된 복수의 위상 요소 또는 지연 요소(265-1, 265-2, …, 265-N) 중 적어도 하나를 갖는,
    측정 장치(210).
  5. 제4항에 있어서,
    적어도 상기 피드 안테나(240)의 중심 부분에서 지연이 실질적으로 없고 선택적으로 상기 피드 안테나(240)의 에지에서 작은 지연이 있도록, 상기 복수의 위상 요소 또는 지연 요소(265-1, 265-2, …, 265-N)에 의해 설정된 지연 분포가 조정되는,
    측정 장치(210).
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 방사 요소는 선형 어레이로 배열되는,
    측정 장치(210).
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 방사 요소는 2차원 어레이로 배열되는,
    측정 장치(210).
  8. 측정 장치(210)에서의 시험 안테나(220)의 시험 방법에 있어서,
    상기 측정 장치(210)의 이동 가능한 스탠드에 상기 시험 안테나(220)를 배치하는 단계;
    상기 이동 가능한 스탠드에서 실질적으로 평평한 파면(245)을 생성하도록, 피드 안테나(240)를 형성하는 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)의 위상, 지연 및 진폭 중 적어도 하나를 조정하는 단계;
    상기 위상, 지연 및 진폭 중 적어도 하나를 조정하기 위하여 복수의 조정 컴포넌트를 이용하는 단계 - 상기 피드 안테나(240)는 15 및 30개 사이의 방사 요소를 포함함 -;
    상기 피드 안테나(240)에 의해 시험 신호를 방출하는 단계;
    상기 시험 안테나(220)의 수신 패턴을 얻도록, 상기 시험 안테나에 의해 상기 시험 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 이동 가능한 스탠드의 상이한 위치에 대하여 상기 시험 신호를 방출하는 단계와 상기 시험 신호를 수신하는 단계를 반복하는 단계
    를 포함하고
    상기 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)의 방사 요소는 2개의 직교하는 편파 성분을 생성하는 한 쌍의 방사 요소를 포함하고,
    상기 시험 방법은, 상기 방사 요소(250)에 연결된 복수의 감쇠기 또는 이득 요소(267-1, 267-2, …, 267-N)에 의해, 상기 복수의 방사 요소(250-1, 250-2, …, 250-N)로부터의 상기 파면(245)의 진폭을 조정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 진폭을 조정하는 단계는, 파워(power)가 적어도 상기 피드 안테나(240)의 중심 부분에서 일정하고 상기 피드 안테나(240)의 에지에서 감소되도록, 상기 복수의 감쇠기 또는 이득 요소(267-1, 267-2, …, 267-N)에 의해 설정된 파워 분포를 조정하는 단계를 포함하는,
    시험 안테나(220)의 시험 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시험 신호는 적어도 2개의 직교 편파로 생성되는,
    시험 안테나(220)의 시험 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    수평축(234) 주위로 그리고/또는 수직축(232) 주위로 상기 안테나(220)를 회전시키는 단계를 더 포함하는,
    시험 안테나(220)의 시험 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    제1 방사 요소 그룹에 대한 위상, 지연 및 진폭 중 적어도 하나의 제1의 동일한 값과, 제2 방사 요소 그룹에 대한 위상, 지연 및 진폭 중 적어도 하나의 제2의 동일한 값을 설정하는 단계를 더 포함하는,
    시험 안테나(220)의 시험 방법.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    능동 안테나를 시험하기 위해 사용되는,
    측정 장치(210).
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