KR102492284B1

KR102492284B1 - 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법, 컴퓨터 프로그램 및 빔 탐색 장치

Info

Publication number: KR102492284B1
Application number: KR1020210044307A
Authority: KR
Inventors: 황찬호; 김영담; 주태환; 김기철; 정길수; 권대훈; 서종우; 정재수
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2021-04-05
Filing date: 2021-04-05
Publication date: 2023-01-27
Also published as: US20220321190A1; US11876590B2; KR20220138297A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법은 행렬 형태로 배열된 복수의 방사 소자를 포함하는 단일 타일형 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법에 있어서, 상기 위상배열 안테나는, 상기 복수의 방사 소자를 포함하고 일 방향으로 배열된 복수의 서브어레이를 포함하고, 상기 서브어레이 별 수신 신호 및 상기 서브어레이 별 빔 계수를 이용하여 상기 서브어레이 별 빔 계수 적용벡터를 산출하는 단계; 상기 서브어레이 별 빔 계수 적용벡터의 절대값 중 최대값에 대응하는 유효 서브어레이의 빔 계수를 초기값으로 결정하는 단계; 및 상기 초기값을 기초로 모노펄스 알고리즘을 수행하여, 상기 위상배열 안테나가 감지하는 빔의 범위인 기준 빔폭보다 큰 확장 빔폭을 획득하는 단계를 포함한다.

Description

능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법, 컴퓨터 프로그램 및 빔 탐색 장치{Beam Searching Method, Computer Program and Beam Searching Device Using An Active Phased Array Antenna}

본 발명은 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법, 컴퓨터 프로그램 및 빔 탐색 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 상기 안테나의 서브어레이 내의 소자의 중첩을 이용한 빔 탐색 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

최근 네트워크 중심 작전환경(NCOE, Network Centric Operational Environment) 구축의 중요성이 대두되고 있는 상황에서 지형 장애물 극복, 지상/위성 통신체계와 상호 보완적 운용, 신속한 정보통신 기반체계 구축이 가능한 공중 중계 통신망 개발이 하나의 방안으로 요구된다. 이러한 공중 중계 통신망은 n(임무기):1(중계기) 통신망 구축이 이루어져야 한다.

　 기존 공중 통신망은 단일 지상체에 단일 지향성 안테나를 이용하여 1:1 통신망을 구성하였다. 이때 기계식 구동 안테나를 활용하여 탑재 크기, 무게가 구동부에 따라 증가될 여지가 있으며, 여러 대의 무인기를 동시에 운영하기 위해서는 임무기 수에 비례하여 송/수신 안테나의 수가 증가한다.

　 또한 기존의 통신용 위상배열 안테나는 위성통신을 지원하기 위한 시스템으로 개발되어 전 방향 통신에 한계가 있고, 3대 이상의 유무인기 통신을 지원하기 힘들었다. 이를 극복하기 위해 평판형 배열 형상 타일이 다수개로 구성된 다각형 구조 위상배열 안테나 시스템이 요구되고, 특히 4대 이상의 유무인 통신을 지원하기 위해 각각의 타일은 타일단위 빔 조향 범위 내에서 독립적인 빔 탐색이 필요한 실정이다.

본 발명의 실시예들은 독립적인 빔 탐색이 가능한 단일 타일형 위상배열 안테나를 이용하여 전방향의 정밀한 빔 탐색이 가능한 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.

상기 모노펄스 알고리즘은, 상기 초기값에 대응하는 유효 서브어레이에 대하여 수행되고, 상기 유효 서브어레이의 중간 지점을 결정하는 단계; 및 상기 중간 지점을 기준으로 양 측에 배열된 방사 소자들에 대하여 합산 계수를 산출하는 단계;를 포함하고, 상기 합산 계수는 상기 중간 지점의 일 측에 배열된 제1 방사 소자 그룹에 대한 제1 합산 계수, 및 상기 중간 지점의 타 측에 배열된 제2 방사 소자 그룹에 대한 제2 합산 계수를 포함하고, 상기 유효 서브어레이는 상기 제1 합산 계수의 산출 및 상기 제2 합산 계수의 산출 모두에 이용되는 중첩 소자를 포함하는 중첩부를 포함할 수 있다.

상기 제1 합산 계수는 상기 제2 방사 소자 그룹 중 적어도 일부인 제1 중첩 소자의 빔 계수 적용값을 포함하여 산출되고, 상기 제2 합산 계수는 상기 제1 방사 소자 그룹 중 적어도 일부인 제2 중첩 소자의 빔 계수 적용값을 포함하여 산출될 수 있다.

상기 합산 계수를 산출하는 단계 이후에, 상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 합차를 이용하여 비율값을 산출하는 단계; 및 상기 비율값을 기초로 산출된 삼각함수를 이용하여 상기 확장 빔폭을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 비율값을 산출하는 단계는, 상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 합으로 산출되는 제1 연산식, 및 상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 차로 산출되는 제2 연산식을 산출하는 단계; 및 상기 제1 연산식에 대한 상기 제2 연산식의 비율로 상기 비율값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 유효 서브어레이가 상기 유효 서브어레이 내에서 상기 방사 소자가 배열된 방향으로 기준 거리를 가질 때, 상기 중첩 소자의 개수가 많아질수록 상기 기준 거리는 감소할 수 있다.

상기 기준 거리와 상기 확장 빔폭은 반비례의 관계일 수 있다.

상기 위상배열 안테나는 복수의 단일 타일이 다각형 구조로 배열된 다각형 위상배열 안테나로서, 복수의 단일 타일 각각의 확장 빔폭을 이용하여 360도 방향의 빔 탐색이 가능할 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터를 이용하여 실행하기 위하여 컴퓨터 프로그램 형태로 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 장치는 행렬 형태로 배열된 복수의 방사 소자를 포함하는 단일 타일형 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 장치에 있어서, 상기 위상배열 안테나는, 상기 복수의 방사 소자를 포함하고 일 방향으로 배열된 복수의 서브어레이를 포함하고, 상기 빔 탐색 장치는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 서브어레이 별 수신 신호 및 상기 서브어레이 별 빔 계수를 이용하여 상기 서브어레이 별 빔 계수 적용벡터를 산출하고, 상기 서브어레이 별 빔 계수 적용벡터의 절대값 중 최대값에 대응하는 유효 서브어레이의 빔 계수를 초기값으로 결정하며, 상기 초기값을 기초로 모노펄스 알고리즘을 수행하여, 상기 위상배열 안테나가 감지하는 빔의 범위인 기준 빔폭보다 큰 확장 빔폭을 획득할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 모노펄스 알고리즘을 상기 초기값에 대응하는 유효 서브어레이에 대하여 수행하고, 상기 모노펄스 알고리즘을 수행함에 있어서, 상기 유효 서브어레이의 중간 지점을 결정하고, 상기 중간 지점을 기준으로 양 측에 배열된 방사 소자들에 대하여 합산 계수를 산출하며, 상기 합산 계수는 상기 중간 지점의 일 측에 배열된 제1 방사 소자 그룹에 대한 제1 합산 계수, 및 상기 중간 지점의 타 측에 배열된 제2 방사 소자 그룹에 대한 제2 합산 계수를 포함하고, 상기 유효 서브어레이는 상기 제1 합산 계수의 산출 및 상기 제2 합산 계수의 산출 모두에 이용되는 중첩 소자를 포함하는 중첩부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 합산 계수를 산출한 이후에, 상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 합차를 이용하여 비율값을 산출하고, 상기 비율값을 기초로 산출된 삼각함수를 이용하여 상기 확장 빔폭을 획득할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 비율값을 산출할 때, 상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 합으로 산출되는 제1 연산식, 및 상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 차로 산출되는 제2 연산식을 산출하고, 상기 제1 연산식에 대한 상기 제2 연산식의 비율로 상기 비율값을 산출할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 독립적인 빔 탐색이 가능한 단일 타일형 위상배열 안테나를 이용하여 전방향의 정밀한 빔 탐색이 가능한 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 탐색 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 위상배열 안테나가 포함하는 단일 타일의 전후면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나가 포함하는 단일 타일의 방사 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 탐색 시스템을 이용한 빔 탐색을 구현한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법 중 일부 단계를 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 알고리즘을 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 탐색 방법을 이용하여 획득한 확장 빔폭과 기준 빔폭 간의 관계를 도시한 그래프이다.

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 빔 탐색 시스템(1000)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

빔 탐색 시스템(1000)은 능동 위상배열 안테나(10)(이하, 위상배열 안테나(10)로 약칭하여 설명한다.) 및 제어부(20)를 포함할 수 있다.

본 발명의 위상배열 안테나(10)는 평판형의 단일 타일이 복수개 배열된 다각형 구조의 안테나일 수 있다. 특히 다수대의 유무인 통신을 지원하기 위해 단일 타일 각각은 해당 단일 타일의 빔 탐색 범위 내에서 독립적으로 빔 탐색을 수행할 수 있다. 본 발명의 위상배열 안테나(10)의 구성에 관하여는 후술하는 도 2에서 더 상세히 설명한다.

제어부(20)는 본 발명의 빔 탐색 시스템(1000)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 제어부(20)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(20)는 메모리(미도시)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. 이때 메모리(미도시)에는 위상배열 안테나(10) 및 제어부(20)에 의해 생성 및 처리되는 모든 종류의 데이터가 일시적 또는 영구적으로 저장될 수 있다.

본 발명의 빔 탐색 시스템(1000)은 단일 타일형 위상배열 안테나를 이용하여 서브어레이 별로 빔 계수를 서로 다르게 적용하고, 서브어레이 별로 상기 빔 계수를 적용한 빔 계수 적용벡터의 최대값을 기초로 초기값을 산출할 수 있다. 그리고 상기 초기값을 기초로 본 발명의 모노펄스 알고리즘을 수행하여, 단일 타일의 물리적/기계적 요소에 의해 결정되는 기준 빔폭보다 큰 확장 빔폭을 획득함으로써, 전방향의 정밀한 빔 탐색이 가능하다.

도 1에서는 위상배열 안테나(10)와 제어부(20)가 별개의 구성요소인 것으로 도시하였으나, 실시예에 따라서 제어부(20)는 위상배열 안테나(10)에 내장된 구성요소로서 두 구성(10, 20)이 하나의 장치로 구현될 수도 있음은 물론이다. 또한 도 1에는 도시되어 있지 않으나, 본 발명의 빔 탐색 시스템(1000)은 빔 탐색 방법을 용이하게 구현할 수 있는 범위 내의 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나(10)의 일부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

위상배열 안테나(10)는 복수의 단일 타일형 안테나(100)를 포함하는 송/수신 분리형의 다각형 다중빔 안테나일 수 있다. 이하에서는 단일 타일형 안테나(100)를 간단히 '단일 타일(100)'로 지칭하여 설명할 수 있다. 본 발명의 단일 타일(100)은 수신형 안테나로서, 단일 타일(100)이 수신하는 신호를 이용하여 후술하는 본 발명의 빔 탐색 방법을 수행할 수 있다. 위상배열 안테나(10)는 복수의 단일 타일(100)이 다각형 구조로 배열된 다각형 안테나일 수 있다. 본 도면에 도시된 바와 같이, 단일 타일이 다각형 구조로 배열된 한 층이 위 아래로 복수개 층으로 배열될 수도 있다. 본 도면에서는 단일 타일(100)이 10개 배열된 한 층을 두 층 포함하는 다각형 구조인 것을 예시로 도시하였다. 후술하겠지만, 이와 같이 단일 타일의 다각형 배열을 통해 정해진 기준 빔폭을 가지는 단일 타일(100) 만을 이용하여 전 방향의 빔 탐색이 가능하도록 제어할 수 있다.

단일 타일(100) 각각의 구체적인 구성에 관하여는 후술하는 도 3에서 더 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나(10)가 포함하는 단일 타일(100)의 전후면을 도시한 도면이다. 본 발명에서는 위상배열 안테나(10)(도 2 참고)를 구성하는 단일 타일(100) 기준으로 초기 빔을 탐색하는 방법을 제공할 수 있고, 나아가 복수의 단일 타일(100)을 이용하여 확장된 방향의 빔 탐색이 가능한 방법을 제공할 수 있다.

단일 타일(100)은 전면(100a) 및 후면(100b)을 포함한다. 전면(100a)을 참조하면, 단일 타일(100)은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 행렬 형태로 배열된 복수의 방사 소자(110)를 포함할 수 있다. 단일 타일(100)은 제1 방향(D1)으로 복수의 서브어레이(SA)를 포함하고, 서브어레이(SA) 각각은 제2 방향(D2)으로 상기 복수의 방사 소자(110)를 포함할 수 있다. 이때, 단일 타일(100)의 전면(100a) 상에서 복수의 방사 소자(110)는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 제1 폭(w1)의 균일한 간격으로 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 폭(w1)은 약 13 cm 내지 약 14 cm일 수 있다. 이하에서는, 단일 타일(100)이 8×4 배열의 방사 소자(110), 즉 32 개의 방사 소자(110)를 포함하는 것을 예시로 들어 설명한다. 즉, 도 3에 따른 단일 타일(100)은 제1 방향(D1)으로 4개의 서브어레이(SA)를 포함하고, 서브어레이(SA) 각각은 제2 방향(D2)으로 균일한 간격(w1)으로 배열된 8개의 방사 소자(110)를 포함할 수 있다.

단일 타일(100)은 제1 방향(D1)으로 제1 길이(d1)를 가지고, 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 제2 길이(d2)를 가지는 직사각형 형태를 가질 수 있다. 일 예로, 제1 길이(d1)는 약 70 cm, 제2 길이(d2)는 약 110 cm일 수 있으나, 단일 타일(100)의 크기는 이에 한정되지 않는다.

후면(100b)을 참조하면, 전면(100a)의 방사 소자(110)와 대응하는 위치에 방사 소자(110)가 도시되어 있고, 후면(100b) 상의 방사 소자(110) 각각에는 SMP 커넥터(120)가 연결되어 있다. 각 방사 소자(110)는 제1 폭(w1) 만큼 균일하게 이격될 수 있다. SMP 커넥터(120)는 제2 방향(D2)으로는 각각에 연결된 방사 소자(110)와 동일한 제1 폭(w1) 만큼 이격되고, 제1 방향(D1)으로는 제2 폭(w2) 또는 제3 폭(w3) 만큼 이격될 수 있다. 일 예로, 제2 폭(w2)은 약 14 cm, 그리고 제3 폭(w3)은 약 30.8 cm일 수 있으나, 방사 소자(110)의 간격은 이에 한정되지 않는다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상배열 안테나(10)가 포함하는 단일 타일(100)의 방사 패턴을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a)는 단일 타일(100)의 수평 방사 패턴을, 도 4의 (b)는 단일 타일(100)의 수직 방사 패턴을 나타낸다. 방사 팬턴은 안테나의 방향성을 나타내는 것으로 도 4에 도시된 바와 같이 0도 부근의 메인 로브(main lobe)와 그 외의 나머지 사이드 로브(side lobe)를 포함할 수 있다.

이하, '빔폭'이라 함은 메인 로브의 최대 빔 방향의 전력(P_max)을 기준으로 전력이 반(

)으로 줄어드는 지점(40h)까지의 각도(반전력 빔폭)(θ_b)를 의미한다. 이하, θ_b를 '기준 빔폭'이라 명명하고, 이는 일 단일 타일(100)이 수신하는 신호들 중 해당 단일 타일(100)이 감지할 수 있는 초기 빔의 폭으로서, 유효 빔폭을 의미할 수 있다. 단일 타일(100)의 기준 빔폭은 단일 타일(100) 내에 배열된 복수의 방사 소자(110) 간의 간격(w1, w2, w3)과 각 방사 소자(110)의 방사 패턴의 합성을 기초로 결정될 수 있다. 즉, 단일 타일(100)의 기준 빔폭은 단일 타일(100)의 물리적/기계적 요소에 의해 결정되는 값일 수 있다.

도 4의 (a) 및 (b)를 함께 참조하면, 수신형 단일 타일(100)의 기준 빔폭이 약 9도(˚)인 예시를 도시하였다. 도 4의 (a)의 수평 방사 패턴을 참고하면 기준 빔폭(θ_b)이 약 9도인 것을 확인할 수 있다. 다만, 도 4의 방사 패턴은 본 발명의 단일 타일(100)이 가질 수 있는 방사 패턴의 일 예시일 뿐, 이에 한정되지 않는다. 이하, 상기 기준 빔폭과 관련하여 단일 타일(100)의 다중 빔 형성에 관하여 후술하는 도 5를 통해 더 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 탐색 시스템(1000)을 이용한 빔 탐색을 구현한 모식도이다.

도 5의 좌측은 복수의 단일 타일(100)을 포함하는 위상배열 안테나(10)로서, 도 2에서 전술한 위상배열 안테나(10)와 동일한 내용이 적용될 수 있다. 도 5의 우측은 단일 타일(100)의 기준 빔폭(일 예로, 약 9도)에 각 서브어레이(SA) 별 빔 계수(

)를 적용하여 형성된 다방향 디지털 빔(B1~B4)을 도시한 도면이다. 이때 도 5에 도시된 디지털 빔(B1~B4) 각각의 기준 빔폭(θ_b)은 동일하고, 이 기준 빔폭(θ_b)에 서브어레이(SA) 마다 가중치로서의 빔 계수(

)를 적용할 경우, 초기 지향 각도가 서로 상이한 디지털 빔(B1~B4)을 생성할 수 있다. 일 예로, 디지털 빔(B1, B2, B3, B4) 각각의 지향 각도인 θ1, θ2, θ3, θ4는 각각 다음과 같을 수 있다. 일 예로, θ1=+13.5˚, θ2=+4.5˚, θ3=-4.5˚, θ4=-13.5˚일 수 있다.

예를 들어 위상 배열 안테나(10)의 한 층에 n개의 단일 타일(100)이 배열되는 경우, n개의 단일 타일(100)을 이용하여 전방향의 빔 탐색을 수행하기 위해서 1개의 단일 타일(100)은 360/n(˚)의 빔 탐색 범위를 가져야 한다. 여기서 도 2의 예시를 함께 참조하면, 위상배열 안테나(10)의 한 층에 단일 타일(100)이 10개 배열된 경우, 전방향의 빔 탐색을 수행하기 위해서는 1개의 단일 타일(100)은 360˚/10=36˚의 빔 탐색 범위를 가져야 한다. 이때, 기준 빔폭을 기초로 디지털 신호처리를 이용하여 서브어레이(SA)(도 3 참고)마다 빔 계수를 상이하게 적용함으로써 본 도면의 우측과 같이 단일 타일(100)이 포함하는 서브어레이(SA)(도 3 참고)의 개수만큼의 디지털 빔을 형성할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 탐색 장치 및 그 방법을 이용하면, 기준 빔폭(θ_b)을 기초로 서로 다른 빔 계수를 적용함으로써 상이한 지향 각도를 가지는 4개의 디지털 빔(B1, B2, B3, B4)을 생성할 수 있고, 각 디지털 빔(B1~B4)의 기준 빔폭(θ_b)을 모두 합산한 값은 전술한 단일 타일(100)의 빔 탐색 범위와 같을 수 있다.

이후, 본 발명에 따르면 상기 복수의 디지털 빔(B1 내지 B4)의 수신 세기를 연산하여 그 최대값이 산출되는 방향의 빔 계수를 기준으로 후술하는 모노펄스 알고리즘을 적용하여 세밀하게 빔 조향 각도를 추정할 수 있다. 또한, 단일 타일(100) 기준에서 그 기준 빔폭보다 확장된 확장 빔폭 범위에서 빔을 감지할 수 있고, 단일 타일(100)이 도 2 또는 도 5와 같이 다각형 형태로 배열된 다각형 위상배열 안테나일 경우에도 전 방향의 정밀한 빔 탐색이 가능하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이하의 동작들은 전술한 빔 탐색 시스템(1000)의 제어부(20)(도 1 참고)에 의해 수행될 수 있다.

먼저, 서브어레이(SA) 별 수신 신호 및 상기 서브어레이(SA) 별 빔 계수를 이용하여 서브어레이(SA) 별 빔 계수 적용벡터를 산출한다 (S100). 여기서 S100 단계와 관련하여 도 7을 함께 참조하여 더 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법 중 일부 단계인 빔 계수 적용벡터(y_n(k))를 산출하는 단계(S100)를 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 하나의 단일 타일이 포함하는 4개의 서브어레이(SA1, SA2, SA3, SA4; SA)가 도시되어 있다. 본 도면에서는, 빔 계수 및 빔 계수 적용벡터가 서브어레이(SA) 별로 병렬적으로 산출되는 것을 보여주기 위해 서브어레이(SA)의 배열을 3차원적으로 도시하였다. S100 단계는 후술하는 단계들을 포함할 수 있다.

먼저, 후술하는 바와 같이 서브어레이(SA) 별 빔 계수(

)를 결정한다 (S110)(미도시).

도 7에 도시된 단일 타일(100)로 수신되는 신호는, 4개의 서브어레이(SA)가 위상 동기화 된 후, 제2 방향(D2)으로 배열된 8개의 방사 소자(110)에 대한 수신 신호가 합성되고 아날로그-디지털 변환기를 거쳐 이산신호로 변환될 수 있다. 디지털 영역으로 가정하면 선형배열 소자로 신호가 입력되는 상황에 대응될 수 있다. 본 발명은 반송파 대비 점유 대역폭이 적은 협대역 통신 환경에서 적용될 수 있다.

서브어레이들(SA1~SA4) 각각이 생성하는 디지털 빔은 도 5에서 살펴본 디지털 빔(B1~B4) 각각에 대응될 수 있다. 서브어레이들(SA1~SA4) 각각에는 서로 구별되는 가중치로서 빔 계수(

)를 병렬적으로 적용, 연산할 수 있다. i번째 서브어레이(SAi)에 적용되는 빔 계수를

라고 할 때, 빔 계수(

)는 하기의 [수학식 1]로 표현될 수 있다. 이때, λ는 RF 수신주파수 기준의 파장, d는 안테나 방사 소자(110) 간 거리를 의미하는 것으로, 도 3에서 살펴본 제1 폭(w1)에 대응될 수 있다.

[수학식 1]

이때, θ_i는 도 5에서 전술한 θ1, θ2, θ3 및 θ4 중 어느 하나일 수 있다. 본 명세서에서는 단일 타일(100)이 포함하는 서브어레이(SA)가 4개, 즉 인덱스 i가 4개인 것을 예시로 설명하나, 초기 디지털 빔의 수를 변경하고 싶다면 인덱스 i와 해당각도 θ_i의 수치를 변경하여 병렬적인 연산만 추가하여 동일한 원리로 본 발명을 적용할 수 있다.

가령 제1 서브어레이(SA1)의 빔 계수

는 θ_i에 전술한 θ1을 대입하여 연산할 수 있다.

이와 같이 서브어레이(SA) 별 빔 계수(

)를 산출한 후, 서브어레이(SA) 별 수신 신호(x(k))와 서브어레이(SA) 별 빔 계수(

)를 곱하여 서브어레이(SA) 별 빔 계수 적용벡터(y_n(k))를 산출할 수 있다(S120)(미도시).

구체적으로, 상기 빔 계수 적용벡터(y_i(k))는 하기의 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다. 이때,

, k는 서브어레이(SA)로 입력되는 수신 신호, 이산 샘플 수를 의미하며, i는 각도 index로 본 실시예에서는 i=1, 2, 3, 4의 값을 가진다.

[수학식 2]

이후, 서브어레이(SA) 별 빔 계수 적용벡터(y_i(k))의 절대값 중 최대값에 대응하는 유효 서브어레이(S_T)의 빔 계수를 초기값으로 결정한다(S200). S200는 후술하는 단계들로 수행될 수 있다.

먼저, 서브어레이(SA) 별 빔 계수 적용벡터(y_i(k))의 절대값을 산출하여 서브어레이(SA)별 수신 신호 세기(P_i)를 획득할 수 있다. 즉, 상기 수신 신호 세기는 하기 [수학식 3]과 같이 복소수로 표현되는 이산 신호의 절대값 합산으로 산출될 수 있다.

[수학식 3]

이후, 상기 서브어레이(SA) 별 절대값 중 최대값을 가지는 서브어레이를 유효 서브어레이(S_T)로 선택하고, 상기 유효 서브어레이(S_T)의 빔 계수를 초기값(

)으로 결정할 수 있다. 다시 말해 상기 수학식 1 내지 3에 따라 연산된 수신 신호 세기를 바탕으로 유효한 신호가 수신되는 초기 방향을 결정한다. 가령, 제1 서브어레이(SA1)의 수신 신호 세기 P₁이 최대값인 경우 제1 서브어레이(SA1)의 빔 계수인

를 초기값(

)으로 결정할 수 있다.

이후, 상기 초기값을 기초로 본 발명에 따른 모노펄스 알고리즘을 수행하여, 위상배열 안테나(10)가 감지하는 빔의 범위인 기준 빔폭보다 큰 확장 빔폭을 획득할 수 있다(S300). S300 단계에 관하여는 후술하는 도 8에서 더 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 알고리즘을 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 이하, 상기 모노펄스 알고리즘은 도 7에서 전술한 초기값에 대응하는 유효 서브어레이(S_T)에 대하여 수행될 수 있다. 모노펄스 알고리즘을 이용한 S300 단계는 후술하는 단계들을 포함할 수 있고, S300 단계 또한 제어부(20)(도 1 참고)에 의해 수행될 수 있다.

먼저, 유효 서브어레이(S_T)의 중간 지점(80c)을 결정한다 (S310). 도 8을 참조하면, 제2 방향(D2)으로 배열된 8개의 방사 소자(110)들 중 4개 씩 나뉘는 중간 지점이 80c로 도시되어 있다.

이후, 상기 중간 지점(80c)을 기준으로 양 측에 배열된 방사 소자들에 대하여 합산 계수(Y1, Y2)를 산출할 수 있다(S320). 이때 합산 계수(Y1, Y2)는 상기 중간 지점(80c)의 일 측에 배열된 제1 방사 소자 그룹(81)에 대한 제1 합산 계수(Y1), 및 상기 중간 지점(80c)의 타 측에 배열된 제2 방사 소자 그룹(82)에 대한 제2 합산 계수(Y2)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 합산 계수(Y1, Y2) 각각은 하기 수학식 4 및 5로 표현될 수 있다. 이때, 도 8을 보는 방향을 기준으로 방사 소자(110) 각각은 위에서부터 아래의 방향으로 인덱스 번호 0 내지 7(i=0~7, n=1~8)과 순차적으로 대응될 수 있다.

[수학식 4]

[수학식 5]

이때, 상기 모노펄스 알고리즘을 수행하는 유효 서브어레이(S_T)는 제1 합산 계수(Y1)의 산출 및 제2 합산 계수(Y2)의 산출 모두에 이용되는 중첩 소자(111, 112)를 포함하는 중첩부(80v)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 합산 계수(Y1)는 제1 방사 소자 그룹(81)에 더하여 제2 방사 소자 그룹(82) 중 적어도 일부인 제1 중첩 소자(111)의 빔 계수 적용값을 포함하여 산출될 수 있다. 마찬가지로, 제2 합산 계수(Y2)는 제2 방사 소자 그룹(82)에 더하여 제1 방사 소자 그룹(81) 중 적어도 일부인 제2 중첩 소자(112)의 빔 계수 적용값을 포함하여 산출될 수 있다.

가령, 상기 수학식 4 및 5를 참조하면, Y1은 아래에서부터 첫번째 내지 5번째(n=1~5) 방사 소자(i=0~4), 즉 제1 방사 소자 그룹(81)과 제1 중첩 소자(111)의 적용벡터를 합산하여 산출되고, Y2는 아래에서부터 세번째 내지 7번째(n=1~5) 방사 소자(i=3~7), 즉 제2 방사 소자 그룹(82)과 제2 중첩 소자(112)의 적용벡터를 합산하여 산출된 것을 확인할 수 있다.

다시 말해, 제1 합산 계수(Y1) 및 제2 합산 계수(Y2) 각각의 산출에 이용된 방사 소자의 수는, 하나의 서브어레이(SA)가 포함하는 방사 소자의 개수의 1/2을 초과할 수 있다.

이때, 중첩부(80v)는 중간 지점(80c)으로부터 대칭적으로 뻗어나가는 기준 거리(D)에 의해 결정될 수 있다. 또한 기준 거리(D)는 각 방사 소자 그룹(81, 82) 각각과 대응하는 중첩 소자(111, 112)를 합한 그룹 내의 물리적인 중앙 위치 간 간격이며, 본 발명의 모노펄스 알고리즘의 동작 범위를 결정하는 거리를 의미한다. 이하, 제i 방사 소자 그룹과 제i 중첩 소자를 합한 방사 소자들을 '제i 그룹'이라 한다. 가령, 본 도면에서 제1 방사 소자 그룹(81)과 제1 중첩 소자(111)를 합한 5개의 방사 소자(110)(n=1~5, i=0~4)('제1 그룹') 중 중앙 위치에 해당하는 방사 소자는 81-2, 즉 위에서부터 세번째 방사 소자이고, 제2 방사 소자 그룹(82)과 제2 중첩 소자(112)를 합한 5개의 방사 소자(110)(n=1~5, i=3~7)('제2 그룹') 중 중앙 위치에 해당하는 방사 소자는 82-5, 즉 아래에서부터 세번째 방사 소자로 결정될 수 있다. 따라서, 기준 거리(D)는 두 방사 소자(i=2, i=5) 간의 거리로 결정된다.

기준 거리(D)와 후술하는 확장 빔폭(θ_E)은 반비례의 관계로서, 중첩 소자(111, 112)의 개수가 많아질수록 D는 작아지고 확장 빔폭(θ_E)은 더 커진다. 만약 전술한 제1 그룹 및 제2 그룹이 포함하는 방사 소자(110)가 많아질수록, 일 예로 n=1~7로 확대되는 경우 중첩 소자(111, 112)의 개수는 6개가 되며, 이때 기준 거리(D)는 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 중앙 위치 간의 간격은 방사 소자 81-3(i=3)과 82-4(i=4) 간의 거리로 결정될 수 있다.

상기 합산 계수(Y1, Y2)를 산출하는 단계 이후에, 두 합산 계수(Y1, Y2)의 합차를 이용하여 비율값을 산출할 수 있다(S330). S330 단계는 후술하는 단계들을 포함한다.

먼저, 제1 합산 계수(Y1) 및 제2 합산 계수(Y2)의 합으로 산출되는 제1 연산식(Y∑), 및 제1 합산 계수(Y1) 및 제2 합산 계수(Y2)의 차로 산출되는 제2 연산식(Y△)을 산출한다. 제1 연산식(Y∑) 및 제2 연산식(Y△)은 하기 수학식 6 및 7과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 6]

[수학식 7]

이후, 하기 수학식 8과 같이 제1 연산식(Y∑)에 대한 제2 연산식(Y△)의 비율로 상기 비율값(K)을 산출할 수 있다. 즉, 비율값(K)은 두 합산 계수(Y1, Y2)의 합과 차 간의 비율이다. 하기 수학식 8 및 수학식 9의 '

'는 본 명세서의 확장 빔폭 θ_E에 대응되는 각도일 수 있다.

[수학식 8]

이후, 상기 비율값(K)을 기초로 산출된 삼각함수를 이용하여 상기 확장 빔폭을 획득할 수 있다 (S340). S340은 상기 [수학식 8]에 의해 유도된 하기 [수학식 9]와 같은 삼각함수를 산출하는 단계(S341), 및 하기 [수학식 9]를 기초로 확장 빔폭(

)(도 8의 θ_E)을 획득하는 단계(S342)를 포함할 수 있다.

[수학식 9]

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 탐색 방법을 이용하여 획득한 확장 빔폭과 기준 빔폭 간의 관계를 도시한 그래프이다.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 알고리즘을 적용한 빔 탐색 방법에 따르면, 기존의 단일 타일(100)의 유효 빔폭으로서 그 물리적 구조에 의해 결정되는 기준 빔폭(θ_b)(일 예로, 약 9˚)보다 큰 확장 빔폭(도 8의 θ_E)을 획득함으로써 감지되는 초기 빔의 범위를 넓혀 전방향 빔탐색의 정밀성을 향상시킬 수 있다. 또한, 초기 빔 계수(

)가 잘못 결정될 경우에도 상기 확장 빔폭(θ_E), 즉 모노펄스 알고리즘의 추정 범위 내에 수신 신호가 존재한다면 빔 탐색이 가능한 이점이 있다.

도 9를 참조하면, 기준 빔폭인 약 9도 보다 확장된 약 28.6도(14.3×2)의 확장 빔폭이 획득되었고, 이에 따라 단일 타일(100)의 탐색 가능 범위 또한 전술한 36도((기준 빔폭)×(디지털 빔의 수))보다 확장될 수 있음을 확인할 수 있다. 실시예에 따라서, 전술한 바와 같이 위상 배열 안테나(10)의 한 층에 n개의 단일 타일(100)이 배열되는 경우, n개의 단일 타일(100)을 이용하여 전방향의 빔 탐색을 수행하기 위해서 1개의 단일 타일(100)은 360/n(˚) 이상의 빔 탐색 범위를 가져야 한다. 이때 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 모노펄스 알고리즘을 이용하면 상기 360/n(˚) 보다도 큰 확장 빔폭(θ_E)을 획득할 수 있다.

한편, 본 발명의 위상배열 안테나(10)는 복수의 단일 타일(100)이 다각형 구조로 배열된 다각형 위상배열 안테나일 수 있다. 이 경우, 복수의 단일 타일(100) 각각에는 전술한 본 발명의 내용이 적용될 수 있고, 각 단일 타일(100)의 확장 빔폭을 이용하여 궁극적으로 360도 방향의 빔 탐색이 가능한 이점이 있다.

본 발명이 주파수 분할 방식을 이용한 협대역 통신 시스템에 적용되는 경우, 통신 채널수가 증가하더라도 본 발명을 활용할 수 있다. 또한, 본 발명의 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법 및 그 장치는, 수신 신호 세기만을 이용하므로 시스템 구현을 간소화시킬 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: 빔 탐색 시스템
10: 위상배열 안테나
20: 제어부
100: 단일 타일
110: 방사 소자
SA: 서브어레이
S_T: 유효 서브어레이
81: 제1 방사 소자 그룹
82: 제2 방사 소자 그룹
80v: 중첩부

Claims

능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법에 있어서,
상기 능동 위상배열 안테나는 복수의 단일 타일형 안테나를 포함하고,
상기 복수의 단일 타일형 안테나 각각은 일 방향으로 배열된 복수의 서브어레이를 포함하고,
상기 복수의 서브어레이 각각은 일 방향으로 배열된 복수의 방사 소자를 포함하고,
상기 복수의 단일 타일형 안테나 각각에서 수행되는 상기 빔 탐색 방법은,
상기 서브어레이 별 수신 신호 및 상기 서브어레이 별 빔 계수를 이용하여 상기 서브어레이 별 빔 계수 적용벡터를 산출하는 단계;
상기 서브어레이 별 빔 계수 적용벡터의 절대값 중 최대값에 대응하는 유효 서브어레이의 빔 계수를 초기값으로 결정하는 단계; 및
상기 초기값을 기초로 상기 유효 서브어레이에 대하여 모노펄스 알고리즘을 수행하여, 상기 단일 타일형 안테나가 감지하는 빔의 범위인 기준 빔폭보다 큰 확장 빔폭을 획득하는 단계를 포함하는 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법.
제1항에 있어서,
상기 모노펄스 알고리즘은,
상기 유효 서브어레이의 상기 복수의 방사 소자 중에서 중간 지점에 위치하는 적어도 하나의 중첩 소자를 결정하는 단계; 및
상기 복수의 방사 소자 중에서 상기 중간 지점을 기준으로 일 측에 배열된 적어도 하나의 제1 방사 소자와 상기 적어도 하나의 중첩 소자에 대하여 제1 합산 계수를 산출하는 단계; 및
상기 복수의 방사 소자 중에서 상기 중간 지점을 기준으로 타 측에 배열된 적어도 하나의 제2 방사 소자와 상기 적어도 하나의 중첩 소자에 대하여 제2 합산 계수를 산출하는 단계를 포함하는 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법.
삭제
제2항에 있어서,
상기 모노펄스 알고리즘은,
상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 합차를 이용하여 비율값을 산출하는 단계; 및
상기 비율값을 기초로 산출된 삼각함수를 이용하여 상기 확장 빔폭을 획득하는 단계를 포함하는 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법.
제4항에 있어서,
상기 비율값을 산출하는 단계는,
상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 합으로 제1 연산 값을 산출하는 단계;
상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 차로 제2 연산 값을 산출하는 단계; 및
상기 제1 연산 값에 대한 상기 제2 연산 값의 비율로 상기 비율값을 산출하는 단계를 포함하는 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법.
제2항에 있어서,
상기 유효 서브어레이가 상기 복수의 방사 소자가 배열된 방향으로 기준 거리를 가질 때, 상기 적어도 하나의 중첩 소자의 개수가 많아질수록 상기 기준 거리는 감소하는 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법.
제6항에 있어서,
상기 기준 거리와 상기 확장 빔폭은 반비례의 관계인 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법.
제1항에 있어서,
상기 능동 위상배열 안테나는 상기 복수의 단일 타일형 안테나가 다각형 구조로 배열된 다각형 위상배열 안테나이고, 상기 복수의 단일 타일형 안테나 각각의 상기 확장 빔폭을 이용하여 360도 방향의 빔 탐색이 가능한 능동 위상배열 안테나를 이용한 빔 탐색 방법.
컴퓨터를 이용하여 제1항, 제2항, 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
능동 위상배열 안테나; 및
제어부를 포함하고,
상기 능동 위상배열 안테나는 복수의 단일 타일형 안테나를 포함하고, 상기 복수의 단일 타일형 안테나 각각은 일 방향으로 배열된 복수의 서브어레이를 포함하고, 상기 복수의 서브어레이 각각은 일 방향으로 배열된 복수의 방사 소자를 포함하며,
상기 복수의 단일 타일형 안테나 각각에 대하여, 상기 제어부는,
상기 서브어레이 별 수신 신호 및 상기 서브어레이 별 빔 계수를 이용하여 상기 서브어레이 별 빔 계수 적용벡터를 산출하고,
상기 서브어레이 별 빔 계수 적용벡터의 절대값 중 최대값에 대응하는 유효 서브어레이의 빔 계수를 초기값으로 결정하고,
상기 초기값을 기초로 상기 유효 서브어레이에 대하여 모노펄스 알고리즘을 수행하여, 상기 단일 타일형 안테나가 감지하는 빔의 범위인 기준 빔폭보다 큰 확장 빔폭을 획득하도록 구성되는 빔 탐색 장치.
제10항에 있어서,
상기 제어부는 상기 유효 서브어레이에 대하여 상기 모노펄스 알고리즘을 수행하기 위하여,
상기 유효 서브어레이의 상기 복수의 방사 소자 중에서 중간 지점에 위치하는 적어도 하나의 중첩 소자를 결정하고,
상기 복수의 방사 소자 중에서 상기 중간 지점을 기준으로 일 측에 배열된 적어도 하나의 제1 방사 소자와 상기 적어도 하나의 중첩 소자에 대하여 제1 합산 계수를 산출하고,
상기 복수의 방사 소자 중에서 상기 중간 지점을 기준으로 타 측에 배열된 적어도 하나의 제2 방사 소자와 상기 적어도 하나의 중첩 소자에 대하여 제2 합산 계수를 산출하도록 구성되는 빔 탐색 장치.
삭제
제11항에 있어서,
상기 제어부는 상기 유효 서브어레이에 대하여 상기 모노펄스 알고리즘을 수행하기 위하여,
상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 합차를 이용하여 비율값을 산출하고,
상기 비율값을 기초로 산출된 삼각함수를 이용하여 상기 확장 빔폭을 획득하도록 구성되는 빔 탐색 장치.
제13항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 합으로 제1 연산 값을 산출하고,
상기 제1 합산 계수 및 상기 제2 합산 계수의 차로 제2 연산 값을 산출하고,
상기 제1 연산 값에 대한 상기 제2 연산 값의 비율로 상기 비율값을 산출하도록 구성되는 빔 탐색 장치.
제11항에 있어서,
상기 유효 서브어레이가 상기 복수의 방사 소자가 배열된 방향으로 기준 거리를 가질 때, 상기 적어도 하나의 중첩 소자의 개수가 많아질수록 상기 기준 거리는 감소하는 빔 탐색 장치.
제15항에 있어서,
상기 기준 거리와 상기 확장 빔폭은 반비례의 관계인 빔 탐색 장치.
제10항에 있어서,
상기 능동 위상배열 안테나는 상기 복수의 단일 타일형 안테나가 다각형 구조로 배열된 다각형 위상배열 안테나이고, 상기 복수의 단일 타일형 안테나 각각의 상기 확장 빔폭을 이용하여 360도 방향의 빔 탐색이 가능한 빔 탐색 장치.