KR102528710B1 - 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치 및 점검 방법 - Google Patents

항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치 및 점검 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 성능 및 열화 정도를 감지할 수 있는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치 및 점검 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치 및 점검 방법은 공간적인 제약없이 송수신기의 성능과 열화 정도를 점검하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명에서는 안테나 장치에 구현되고 있는 송수신 경로를 이용해서 송수신기의 성능과 열화 정도를 점검하므로 별도의 점검 신호 발생기, 점검 신호 분배기, 케이블 등을 필요로 하지 않는다. 본 발명은 공간적인 제약이 많은 항공기, 전투기 등에서 그 활용도가 매우 높아서, 군의 감시 정찰 및 군력을 증대하는 것이 가능하다. 이 외에도 본 발명은 능동 위상 배열 안테나가 적용되는 다양한 분야에서 수신 성능 및 열화 정도를 판단하는데 적용을 할 수 있어서 그 사용 범위가 매우 넓다.

Description

항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치 및 점검 방법{INSPECTION DEVICE AND INSPECTION METHOD OF ACTIVE PHASED ARRAY ANTENNA TRANSCEIVER FOR AIRCRAFT}
본 발명은 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 성능 및 열화 정도를 감지할 수 있는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치 및 점검 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
능동 위상 배열 안테나는 다수개의 배열 소자를 구비하고 있다. 그리고 안테나에 배열된 소자(레이더 모듈)들이 개별적인 반도체 증폭 및 위상 변위기를 갖추고 있어 전파의 송수신을 독립적으로 수행할 수 있도록 구성된다. 즉, 능동 위상 배열 안테나의 다수개의 배열 소자들은 개별적으로 빔을 송출하고 편향할 수 있으며, 개별적으로 반사된 신호를 수신할 수 있기 때문에, 각 소자에서 편향된 빔의 특성이 모두 다르다.
도 1은 종래 능동 위상 배열 안테나의 수신 경로를 점검하기 위한 시스템의 구성도를 도시하고 있다.
종래 능동 위상 배열 안테나는 수신 경로를 점검할 때, 수신 경로 점검을 위한 점검 신호를 별도 발생하여 안테나 장치(100) 내부의 점검 신호 발생기(130)에 전달한다.
점검 신호 발생기(130)는, 수신 경로 점검을 위한 점검 신호를 점검 신호 분배기(140)를 통해서 분배하고 다수의 수신 경로로 전달한다. 점검 신호 분배기(140)에서 분배된 신호는 커플러(170)를 통해서 각각의 수신 경로로 전달된다.
이렇게해서 각각의 수신 경로로 전달된 점검 신호는 안테나 장치(100) 내 각각의 송수신기(160)를 통해서 수신되고, 각각의 수신 경로 상에 구비하고 있는 수신 신호 검출기(150)에 전달된다.
수신 신호 검출기(150)는 수신 신호의 레벨을 검출하고, 검출된 수신 신호의 레벨을 기설정된 값과 비교하여 안테나 장치(100)의 수신 경로 및 송수신기의 성능 및 열화 정도를 판단하게 된다.
그러나 이와 같이 안테나 장치 내부에 점검 신호 발생기(130)와 점검 신호 분배기(140) 및 연결 케이블 등을 구비하고, 별도의 수신 점검 신호를 이용하는 종래의 구성은 시스템 전체 부피를 증가하는 문제를 발생한다.
지상과 함정 등에서 이용하는 능동 위상 배열 안테나의 수신 경로 점검을 위한 시스템의 경우, 공간적인 제약이 없기 때문에 종래와 같이 구성하여도 문제가 되지 않았다.
그러나 항공용 및 전투기에 설치되는 능동 위상 배열 안테나의 수신 경로 점검을 위한 시스템의 경우, 공간적인 제약으로 인하여 시스템을 최소의 두께와 크기로 제작해야 하는 문제점이 발생하였다.
더군다나 기술의 발전과 함께 최근 능동 위상 배열 안테나에 구현되는 반도체 송수신 모듈의 숫자가 수십에서 수천개로 증가하면서, 점검을 위한 채널수가 증가하고, 이와 비례하여 점검 신호 분배기의 크기가 비약적으로 커지는 문제점이 발생하였다.
따라서 본 발명의 목적은 공간적인 제약없이 송수신기의 성능과 열화 정도를 점검할 수 있는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치 및 점검 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전투기에서 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 성능과 열화 정도를 점검할 수 있는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치 및 점검 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치에 있어서, 송수신기의 점검 제어를 위하여, 송신 모드로 동작할 송수신기와 수신 모드로 동작할 송수신기에 따른 상호 결합 구성을 설정하고, 설정값을 저장하는 안테나 제어 모듈; 송수신기의 점검 동작 제어를 위하여, 상호 결합 구성으로 설정된 값에 기반해서 다수의 송수신기 중에서 송신 모드로 동작할 송수신기와 수신 모드로 동작할 송수신기를 온 상태로 제어하고, 그 외 송수신기는 오프 상태로 제어하는 안테나 장치; 송수신기의 점검을 위한 점검 신호를 발생하고, 이를 기설정된 이득만큼 감쇄시켜서 출력하는 송신 신호 발생기; 및 송신 신호 발생기에서 발생된 점검 신호가 송신 모드로 동작 중인 송수신기에 전달되어서 복사 소자로 방사되면, 상호 결합 구성으로 설정된 복사 소자를 거쳐서 수신 모드로 설정된 송수신기로 신호가 입력되고, 수신 경로 상에 전달되는 수신 신호의 레벨을 검출하는 수신 신호 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 송신 신호 발생기는 기준 송신 신호를 이용하여 점검 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 송신 신호 발생기는, 기준 송신 신호를 감쇄 시키는 가변 감쇄기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 가변 감쇄기의 이득은 송수신기의 송신 버짓, 복사 소자의 이득, 상호 결합 신호의 전력량, 송수신기의 수신 버짓을 고려하여 감쇄량을 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 안테나 제어 모듈에서 설정되는 상호 결합 구성은 복사 소자 사이의 위치와 거리에 따라서 달라지는 상호 결합 신호의 크기를 기반으로 설정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상호 결합 신호 크기를 -20dB ~ -30dB(평균값 -25dB)로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 송신모드로 동작하는 송수신기의 송신 전력은 약 8.2dBm으로 설정하고, 수신모드로 동작하는 송수신기의 수신 전력은 -11.8 ~ -21.8dBm의 크기로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 송신 신호 발생기에서 발생된 송신 신호를 안테나 장치에 포함된 다수의 송수신기로 분배하는 송신 신호 분배기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 수신 모드로 동작 중인 송수신기를 통해서 수신된 신호는 송신 신호 분배기를 통하여 수신 신호의 디지털 처리를 위한 신호 처리기로 입력되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 송수신기의 점검을 위하여, 안테나 장치의 송신 모드로 동작 중인 송수신기와 수신 모드로 동작 중인 송수신기는 일반 안테나 신호를 송수신하는 경로를 이용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치는 전투기에서 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 방법은 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치를 사용하여, 안테나 제어 모듈에서, 송수신기의 점검 제어를 위하여, 송신 모드로 동작할 송수신기와 수신 모드로 동작할 송수신기에 따른 상호 결합 구성을 설정하는 단계;안테나 장치에서, 송수신기의 점검 동작 제어를 위하여, 상호 결합 구성으로 설정된 값에 기반해서 다수의 송수신기 중에서 송신 모드로 동작할 송수신기와 수신 모드로 동작할 송수신기를 온 상태로 제어하고, 그 외 송수신기는 오프 상태로 제어하는 단계; 송신 신호 발생기에서, 송수신기의 점검을 위한 점검 신호를 발생하고, 이를 기설정된 이득만큼 감쇄시켜서 출력하는 단계; 및 송신 신호 발생기에서 발생된 점검 신호가 송신 모드로 동작 중인 송수신기에 전달되어서 복사 소자로 방사되면, 상호 결합 구성으로 설정된 복사 소자를 거쳐서 수신 모드로 설정된 송수신기로 신호가 입력되고, 수신 신호 검출기에서 수신 경로 상에 전달되는 수신 신호의 레벨을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 점검 신호는 기준 송신 신호를 이용하여 발생하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 점검 신호의 이득은 송수신기의 송신 버짓, 복사 소자의 이득, 상호 결합 신호의 전력량, 송수신기의 수신 버짓을 고려하여 감쇄량을 결정하는것을 특징으로 한다.
바람직하게는 안테나 제어 모듈에서 설정되는 상호 결합 구성은 복사 소자 사이의 위치와 거리에 따라서 달라지는 상호 결합 신호의 크기를 기반으로 설정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상호 결합 신호 크기를 -20dB ~ -30dB(평균값 -25dB)로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 송신모드로 동작하는 송수신기의 송신 전력은 약 8.2dBm으로 설정하고, 수신모드로 동작하는 송수신기의 수신 전력은 -11.8 ~ -21.8dBm의 크기로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 송신 신호 발생기에서 발생된 점검 신호는 송신 신호 분배기를 통해서 안테나 장치에 포함된 다수의 송수신기로 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 수신 모드로 동작 중인 송수신기를 통해서 수신된 신호는 송신 신호 분배기를 통하여 수신 신호의 디지털 처리를 위한 신호 처리기로 입력되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 송수신기의 점검을 위하여, 안테나 장치의 송신 모드로 동작 중인 송수신기와 수신 모드로 동작 중인 송수신기는 일반 안테나 신호를 송수신하는 경로를 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치 및 점검 방법은 공간적인 제약없이 송수신기의 성능과 열화 정도를 점검하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명에서는 안테나 장치에 구현되고 있는 송수신 경로를 이용해서 송수신기의 성능과 열화 정도를 점검하므로 별도의 점검 신호 발생기, 점검 신호 분배기, 케이블 등을 필요로 하지 않는다.
특히, 본 발명은 공간적인 제약이 많은 항공기, 전투기 등에서 그 활용도가 매우 높아서, 군의 감시 정찰 및 군력을 증대하는 것이 가능하다. 이 외에도 본 발명은 능동 위상 배열 안테나가 적용되는 다양한 분야에서 수신 성능 및 열화 정도를 판단하는데 적용을 할 수 있어서 그 사용 범위가 매우 넓다. 추가적으로 본 발명에서는 송수신기의 수가 계속해서 증가하더라도 송수신기의 점검에 이용될 별도의 장치 및 구성품이 불필요하여 시스템의 공간 구성, 비용 부분에서도 매우 높은 경제 효과를 갖는다.
도 1은 종래 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복사 소자 위치에 따라서 상호 결합되는 신호의 세기 특성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"와 "기", "모듈"과 "부", "유닛"과 "부", "장치"와 "시스템", 등은 명세서 작성의 용이함 만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치의 제어 구성도이다.
본 발명의 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치(이하 '점검 장치'라고 명명함)는 송수신기의 점검을 위하여 발생하는 점검 신호가 능동 위상 배열 안테나의 송수신 경로를 통해서 송신되고, 다시 송수신 경로를 통해서 수신되어서 송수신기의 성능과 열화 정도를 점검한다. 이를 위해서 본 발명에서는 송신 경로를 통해서 송신된 신호가 상호 결합된 수신 경로를 통해서 수신이 이루어지도록 송신을 위한 복사 소자와 수신을 위한 복사 소자의 상호 결합을 제어한다.
본 발명의 점검 장치는 송신 신호를 발생하는 송신 신호 발생기(220)를 포함한다. 송신 신호 발생기(220)는 일반적인 송신 신호를 발생하기 위한 신호 발생기, 신호 발생기에서 발생된 신호를 주파수 상향 변환하는 주파수 상향 변환기 등을 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에서 송신 신호 발생기(220)는 송수신기 점검을 위한 점검 신호를 발생할 수 있다. 이를 위해서 본 발명에서는 가변 감쇄기(255)를 송신 신호 발생기(220)에 포함한다. 송신 신호 발생기(220)에 포함된 가변 감쇄기(255)는 송수신기 점검을 위한 점검 신호의 전력을 조정한다.
그리고 본 발명은 송신 신호 발생기(220)에서 발생되는 신호가 안테나 장치(200)의 일반적인 송수신 동작을 위한 송신 신호인지 또는 송수신기 점검을 위한 점검 신호인지를 제어한다. 이 동작 제어는 안테나 제어 모듈(290)을 통해서 제어할 수 있다.
본 발명의 점검 장치는 안테나 제어 모듈(290)를 포함한다. 안테나 제어 모듈(290)은 안테나 장치(200)의 송수신 동작 제어 및 안테나 장치(200)의 송수신기 점검을 위한 동작도 제어한다. 이를 위해서 안테나 제어 모듈(290)은 안테나 장치(200)의 일반 송수신 동작 제어를 위한 제어값과, 송수신기 점검 동작을 위한 제어값을 기설정하여 테이블 값으로 저장할 수 있다.
다른 실시예로 안테나 제어 모듈(290)에서 안테나 장치(200)에 포함된 송수신기들 중에서 송신 모드로 동작할 송수신기와 수신 모드로 동작할 송수신기를 실시간 제어하고, 그 외 송수신기들의 동작은 이루어지지 않도록 제어하여, 송수신기 점검 동작을 제어할 수 있다. 즉, 안테나 제어 모듈(290)에서 점검 대상 송신할 송수신기와 수신할 송수신기를 실시간 동작할 수 있는 제어 명령을 전송하고, 나머지 송수신기에는 동작 하지 못하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 점검 장치는 송신 신호 분배기(210)를 포함한다. 송신 신호 분배기(210)는 송신 신호 발생기(220)에서 발생된 송신 신호를 분배하고, 안테나 장치(200) 내부의 송신 경로로 전송하는 기능을 수행한다. 송신 신호 분배기(210)는 송신 신호 발생기(220)에서 출력하는 일반적인 송수신 동작을 위한 송신 신호 또는 송수신기 점검을 위한 점검 신호를 입력하고, 기설정된 값으로 분배하고 기설정된 송신 경로로 전송한다. 이때 송신 신호 분배기(210)의 분배값은, 일반 송신 신호 또는 점검 송신 신호에 따라서 다르게 이루어질 수 있고, 안테나 제어 모듈(290)의 제어하에 이루어질 수 있다.
본 발명의 점검 장치는 안테나 장치(200)를 포함한다. 안테나 장치(200)는 안테나에 설치된 복사 소자의 숫자만큼 송수신기(260,265,...)를 포함한다. 송수신기(260,265,...)는 송신 신호 분배기(210)를 통해서 전달된 송신 신호를 전력 증폭하는 전력 증폭기 및 전력 증폭된 송신 신호를 복사 소자를 통해서 방사하기 위한 송신 경로와, 복사 소자를 통해서 수신된 RF 신호를 저잡음 증폭의 신호 처리를 수행하는 저잡음 증폭기를 포함한 수신 경로를 포함한다.
저잡음 증폭기에서 신호 처리가 이루어진 RF 신호는 송신 신호 분배기(210)를 통해서 신호 처리기(280)로 출력하고, 신호 처리기(280)는 저잡음 증폭된 수신신호를 주파수 하향 변환 및 디지털 복조 처리 등의 신호 처리를 수행하여 원하는 수신 신호를 획득한다.
그리고 수신 경로에는 입력된 수신 신호의 레벨을 검출하는 수신 신호 검출기(250,255,..)가 포함되고, 수신 신호 검출기(250,255,..)에서 검출된 수신 신호 레벨을 기준값과 비교하여 성능 열화 정도를 판단하게 된다. 수신 신호 검출기(250,255,...)의 검출값을 기반으로 성능 열화 정도 판단은 안테나 제어 모듈(290)에서도 수행할 수 있다.
본 발명의 점검 장치는 전원 공급 모듈(295)을 포함한다. 전원 공급 모듈(295)은 안테나 제어 모듈(290)로부터 제어 명령을 전달받아서 점검 장치에 포함된 모든 전기적 구성 요소에 전원이 공급되도록 제어한다. 일 예로 안테나 장치(200) 내 송수신기들(260,265.,,), 송신 신호 발생기(220)에 전원 공급이 이루어진다.
도시된 도면에서 도시하지 않고 있으나, 안테나 제어 모듈(290)과 전원 공급 모듈(295)은 점검 장치 내 각 장치(소자)들과 전기적 신호 라인을 연결하고 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 동작에 대해서 살펴본다.
먼저, 일반적인 신호의 송신과 수신의 과정은 다음과 같다.
안테나 제어 모듈(290)의 제어하에, 송신 신호 발생기(220)에서 발생된 송신 신호는 가변 감쇄기(225)의 감쇄량 제어없이, 주파수 상향 변환 및 증폭되어서 송신 신호 분배기(210)에 전달된다. 송신 신호 분배기(210)는 안테나 장치(200)에 포함되고 있는 송수신기(260)의 수만큼 분배하고, 다수의 송수신기(260)로 송신 신호를 전달한다. 다수의 송수신기(260)에 입력된 송신 신호는 레이더 성능에 따라 기설정된 만큼 증폭되고, 1:1 매칭되어 있는 복사 소자(안테나)를 통해서 신호를 방사한다.
표적에서 반사된 신호는 안테나를 통해서 수신되고, 송수신기(260)의 저잡음 증폭기에서 증폭된 후 신호 처리기(280)에 전달된다. 신호 처리기(280)는 입력된 RF신호를 주파수 하향 변환하고, 디지털 복조 등의 신호 처리를 수행하여 출력한다.
이와 같이 일반적인 송신과 수신 제어 과정에서 안테나 제어 모듈(290)은 송신 신호 발생기(220)에 포함된 가변 감쇄기(225)의 감쇄량을 제어하지 않는다. 즉, 일반 송신 동작 과정에서는 송신 신호의 감쇄없이 송신 신호 발생기(220)에서 신호가 발생되고, 복사 소자(201)에서 방사가 이루어진다.
또한, 일반적인 송신과 수신 제어 과정에서 안테나 제어 모듈(290)은 안테나 장치(200)에 포함된 모든 송수신기(260)에 전원 공급을 제어하고, 송수신기(260)에 송신 신호가 인가되면 신호를 방사할 수 있도록 제어하고, 또한 표적에서 반사되어 레이더로 돌아온 수신 신호는 복사 소자(201)를 거쳐서 송수신기(260)에서 수신할 수 있도록 제어한다.
한편, 본 발명에서 송수신기의 점검 제어를 위한 동작은 다음과 같이 이루어진다.
먼저, 안테나 제어 모듈(290)은 송수신기의 점검 제어를 위하여, 송신이 이루어질 송수신기(260)와, 수신이 이루어질 송수신기(265)의 상호 결합 구성을 미리 결정하고, 이를 테이블화하여 송수신기의 점검 제어시에 이용할 제어값으로 저장한다. 이때 저장되는 제어값에는 송신 모드로 동작할 송수신기, 수신 모드로 동작할 송수신기, 상호 결합되는 송수신기의 점검 제어시에 가변 감쇄기의 감쇄 이득값, 수신 신호의 성능 열화 정도를 판단하기 위한 기준값, 점검 신호 발생을 위한 송신 신호에 대한 제어값 등을 포함한다.
다른 실시예로 안테나 제어 모듈(290)에서 안테나 장치(200)에 포함된 송수신기들 중에서 송신 모드로 동작할 송수신기와 수신 모드로 동작할 송수신기를 실시간 제어하고, 그 외 송수신기들의 동작은 이루어지지 않도록 제어하여, 송수신기 점검 동작을 제어할 수 있다. 즉, 안테나 제어 모듈(290)에서 점검 대상 송신할 송수신기와 수신할 송수신기를 실시간 동작할 수 있는 제어 명령을 전송하고, 나머지 송수신기에는 동작 하지 못하도록 제어할 수 있다.
본 발명에서는 안테나 장치(200)에서 일반적인 송신 신호를 전송하는 송신 경로와 일반적인 수신 신호를 전송하는 수신 경로를 서로 상호 결합하여 송수신기의 점검 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다. 이때 송신이 이루어지는 송수신기(260)와 수신이 이루어지는 송수신기(265)의 상호 결합 신호의 크기는 복사 소자 간의 위치와 거리에 따라서 달라지는 특성을 갖는다.
본 발명에서는 이와 같은 상호 결합 신호의 구성을 결정하기 위해서, 송수신기의 점검 동작 실험 과정을 다수 수행하고, 송수신기의 점검 동작에 가장 최적인 상호 결합 신호의 크기를 산출하고, 이를 기반으로 상호 결합 구성을 결정하여 저장한다. 이와 같이 결정된 상호 결합 구성에 따른 제어값은 안테나 제어 모듈(290)에 저장된다. 본 발명의 도시된 실시예에서는 송신 모드와 수신 모드로 동작할 송수신기의 상호 결합 구성을 부호 300 ~ 300n으로 표시하고 있다.
본 발명에서 상호 결합 신호의 크기를 결정하는 특성 요소는, 복사 소자 타입에 의해서 달라진다. 일 예로 복사 소자가 다이폴, 패치, 도파관 슬롯 타입 등에 따라서 송수신기로 구성되는 상호 결합 신호의 크기가 달라질 수 있다. 또한 복사 소자 간 격리도 특성 개선을 위한 구조에 의해 상호 결합 신호의 크기가 달라질 수 있다. 또한 복사 소자 배열 간격 등에 의해서 상호 결합 신호의 크기가 달라질 수 있다.
그리고 안테나 제어 모듈(290)은 송수신기의 점검 제어가 이루어질 때, 송신 신호 발생기(220) 내부의 가변 감쇄기(225)의 감쇄량을 미리 기설정된 값으로 조절한다. 이때 가변 감쇄기(225)를 이용하여 송신 신호 크기를 감쇄하는 것은 통상적인 송신 신호의 경우, 매우 높은 고출력의 신호를 이용하기 때문이다. 만약 고출력의 송신 신호가 상호 결합된 송수신기를 통해서 수신될 경우, 높은 수신 전력으로 인하여 수신 경로에 포함된 송수신기의 고장을 야기할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 이와 같은 문제를 방지하기 위하여, 송수신기의 점검 제어 동작 과정에서는 가변 감쇄기(225)를 이용하여 송신 출력을 낮게 조절한다. 가변 감쇄기(225)의 감쇄량은, 송수신기의 송신 버짓(Budget), 복사 소자의 이득, 상호 결합 신호의 전력량, 송수신기의 수신 버짓 등을 고려하여 감쇄량을 결정한다.
본 발명의 시뮬레이션 과정에서 첫번째 복사 소자(201)와 세번째 복사 소자(202)를 상호 결합 구성으로 설정하고, 송신모드로 동작하는 송수신기(260)의 송신 전력은 8.2dBm, 수신모드로 동작하는 송수신기(265)의 수신 전력은 -11.8 ~ -21.8dBm의 크기를 갖을 때, 상호 결합 신호 크기가 -20dB ~ -30dB(평균값 -25dB)로 신호 설계가 이루어졌다. 즉, 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 복사 소자 위치에 따라서 상호 결합되는 신호의 세기는 변화하고, 본 발명의 시뮬레이션을 통하여 운용 주파수 대역에서 신호의 세기의 변화량이 가장 적은 배열의 쌍으로 첫번째 송수신기를 송신모드로, 세번째 송수신기를 수신모드로 설정하여 수신 성능을 점검하는 것이 가장 최적의 결과를 가져왔다.
안테나 제어 모듈(290)은 송수신기의 점검 제어가 이루어질 안테나 장치(200) 내 송수신기(260,265)에 제어 명령을 제공하여, 송수신기(260)는 송신 모드로 동작하도록 제어하고, 다른 송수신기(265)는 수신 모드로 동작하도록 제어한다. 이와 함께 송신 신호 분배기(210)를 통한 송신 경로 제어와 수신 경로 제어를 수행한다.
또한, 안테나 제어 모듈(290)은 그 외 송수신기들은 모두 동작하지 않게 설정한다. 즉, 현재 점검 제어가 이루어지는 송수신기(260)는 송신 모드로 제어하고, 이와 상호 결합 구성(300)을 갖는 송수신기(265)는 수신 모드로 제어한다. 그 외 기설정된 상호 결합 구성들(301,...300n)은 동작이 이루어지지 않도록 제어한다. 이러한 제어는 송수신기에 공급되는 전력 제어, 송수신기의 인에이블 제어 신호 등을 이용하여 제어 가능하다.
송신 신호 발생기(220)는 송수신기의 점검을 위한 신호를 발생하고, 이때 발생된 점검 신호는 주파수 상향 변환되고, 가변 감쇄기(225)에 의해서 기설정된 만큼 송신 전력이 낮춰져서 출력된다.
송신 신호 발생기(220)에서 출력된 점검을 위한 신호는 송신 신호 분배기(210)를 통해서 송신 모드로 동작 중인 송수신기(260)에 전달된다. 송수신기(260)에 입력된 점검 신호는 증폭되어서 복사 소자(201)를 통해서 방사된다. 이때의 송신 신호 발생기(220)에서부터 복사 소자(201)에 이르는 송신 신호 전달 경로를 도 2의 빨간 실선으로 표시하고 있다.
한편, 송수신기(260)와 상호 결합 구성(300)으로 연결되고, 수신 모드로 동작 중인 송수신기(265)에 연결된 복사 소자(202)는 복사 소자(201)를 통해서 방사된 신호를 수신한다.
복사 소자(202)와 연결된 송수신기(265)는 신호를 수신하고, 저잡음 증폭 후 출력한다. 이때 수신 경로 상에 연결되고 있는 수신 신호 검출기(255)는 수신 신호의 레벨을 검출한다. 이때의 복사 소자(202)로부터 수신 신호 검출기(255)에 이르는 수신 신호 전달 경로를 도 2의 빨간 실선으로 표시하고 있다.
이와 같은 과정으로 수신 신호 검출기(255)에서 검출된 수신 신호를 이용하여, 기설정된 기준값과 비교하면, 송수신기(265)의 수신 성능 감지 및 열화 정도를 판단하는 것이 가능해진다. 즉, 수신 신호 검출기(255)에서 검출된 수신 신호의 레벨을 기설정된 성능 비교를 위한 기준값과 비교하여, 송수신기(265)에 대한 수신 성능 및 열화 정도를 판단할 수 있다. 이때 기준값보다 낮은 경우에서는 수신 성능이 열화되었다고 판단하고, 기준값보다 높은 경우에서는 송수신기(265)의 수신 성능이 정상적이라고 판단한다. 이와 같은 송수신기의 성능 열화 판단은 안테나 제어 모듈(290)에서 수행할 수도 있다.
송수신기의 다른 점검 방법으로서, 안테나 제어 모듈(290)은 송수신기의 점검 제어가 이루어질 안테나 장치(200) 내 송수신기(260,265)에 제어 명령을 전달하여, 송수신기(260)는 수신 모드로 동작하도록 제어하고, 다른 송수신기(265)는 송신 모드로 동작하도록 제어한다. 이와 함께 송신 신호 분배기(210)를 통한 송신 경로 제어와 수신 경로 제어를 수행한다.
또한, 안테나 제어 모듈(290)은 그 외 송수신기들은 모두 동작하지 않게 설정한다. 즉, 현재 점검 제어가 이루어지는 송수신기(260)는 수신 모드로 제어하고, 이와 상호 결합 구성(300)을 갖는 송수신기(265)는 송신 모드로 제어한다. 그 외 기설정된 상호 결합 구성들(301,...300n)은 동작이 이루어지지 않도록 제어한다.
송신 신호 발생기(220)는 송수신기의 점검을 위한 신호를 발생하고, 이때 발생된 점검 신호는 주파수 상향 변환되고, 가변 감쇄기(225)에 의해서 기설정된 만큼 송신 전력이 낮춰져서 출력된다.
송신 신호 발생기(220)에서 출력된 점검을 위한 신호는 송신 신호 분배기(210)를 통해서 송신 모드로 동작 중인 송수신기(265)에 전달된다. 송수신기(265)에 입력된 점검 신호는 증폭되어서 복사 소자(202)를 통해서 방사된다. 이때의 송신 신호 발생기(220)에서부터 복사 소자(202)에 이르는 송신 신호 전달 경로를 도 2의 빨간 점선으로 표시하고 있다.
한편, 송수신기(265)와 상호 결합 구성(300)으로 연결되고, 수신 모드로 동작 중인 송수신기(260)에 연결된 복사 소자(201)는 복사 소자(202)를 통해서 방사된 신호를 수신한다.
복사 소자(201)와 연결된 송수신기(260)는 신호를 수신하고, 저잡음 증폭 후 출력한다. 이때 수신 경로 상에 연결되고 있는 수신 신호 검출기(250)는 수신 신호의 레벨을 검출한다. 이때의 복사 소자(201)로부터 수신 신호 검출기(250)에 이르는 수신 신호 전달 경로를 도 2의 빨간 점선으로 표시하고 있다.
이와 같은 과정으로 수신 신호 검출기(250)에서 검출된 수신 신호를 이용하여, 기설정된 기준값과 비교하면, 송수신기(260)에 대한 수신 성능 감지 및 열화 정도를 판단하는 것이 가능해진다. 즉, 수신 신호 검출기(250)에서 검출된 수신 신호의 레벨을 기설정된 성능 비교를 위한 기준값과 비교하여, 송수신기(260)의 성능 및 열화 정도를 판단할 수 있다. 이때 기준값보다 낮은 경우에서는 수신 성능이 열화되었다고 판단하고, 기준값보다 높은 경우에서는 송수신기(265)의 수신 성능이 정상적이라고 판단한다. 수신 신호 검출기(250)는 내장 자체 시험(BIT : Built In Test) 신호로 성능 판단 신호를 출력할 수 있다.
이와 같이, 상호 결합 구성(300)으로 이루어진 두개의 송수신기(260,265)의 동작모드를 송신 모드와 수신 모드로 교호로 동작 제어하고, 수신 신호 검출기(250,255)의 검출값과 기설정된 기준값과의 비교를 수행하면, 해당 송수신기(260,265)의 성능 및 열화 정도를 판단할 수 있다.
그리고 도시된 구성에서 상호 결합 구성을, 첫번째 송수신기와 세번째 송수신기의 구성(300), 두번째 송수신기와 네번째 송수신기의 구성(301), ..., n-2번째 송수신기와 n번째 송수신기의 구성(300n)으로 제어하고 있다.
그러나 상호 결합 구성을 이와 같이 한정할 필요는 없다. 앞서 언급한 바와 같이, 상호 결합 신호의 크기는 위치와 거리에 달라지는 특성이 있고, 송수신기의 송신 버짓, 복사소자의 이득, 상호 결합 신호의 전력량, 송수신기의 수신 버짓 등을 고려하여, 첫번째 송수신기와 네번째 송수신기(또는 다른 송수신기)의 구성을 상호 결합 구성으로 제어할 수도 있다. 즉, 본 발명에서 상호 결합 구성은 도시된 실시예와 다르게도 구현할 수 있다.
위 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 위 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 위 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 발명의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100,200 : 안테나 장치, 110,210 : 송신 신호 분배기, 120,220 : 송신 신호 발생기, 130 : 점검 신호 발생기, 140 : 점검 신호 분배기, 150, 250, 255 : 수신 신호 검출기, 160,260 : 송수신기, 170 : 결합기, 225 : 가변 감쇄기, 280 : 신호 처리기, 290 : 안테나 제어 모듈

Claims (20)

  1. 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치에 있어서,
    송수신기의 점검 제어를 위하여, 송신 모드로 동작할 송수신기와 수신 모드로 동작할 송수신기에 따른 상호 결합 구성을 설정하고, 설정값을 저장하는 안테나 제어 모듈;
    송수신기의 점검 동작 제어를 위하여, 상호 결합 구성으로 설정된 값에 기반해서 다수의 송수신기 중에서 송신 모드로 동작할 송수신기와 수신 모드로 동작할 송수신기를 온 상태로 제어하고, 그 외 송수신기는 오프 상태로 제어하는 안테나 장치;
    송수신기의 점검을 위한 점검 신호를 발생하고, 이를 기설정된 이득만큼 감쇄시켜서 출력하는 송신 신호 발생기; 및
    송신 신호 발생기에서 발생된 점검 신호가 송신 모드로 동작 중인 송수신기에 전달되어서 복사 소자로 방사되면, 상호 결합 구성으로 설정된 복사 소자를 거쳐서 수신 모드로 설정된 송수신기로 신호가 입력되고, 수신 경로 상에 전달되는 수신 신호의 레벨을 검출하는 수신 신호 검출기를 포함하고,
    안테나 제어 모듈에서 설정되는 상호 결합 구성은 복사 소자 사이의 위치와 거리에 따라서 달라지는 상호 결합 신호의 크기를 기반으로 설정되는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    송신 신호 발생기는 기준 송신 신호를 이용하여 점검 신호를 발생하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    송신 신호 발생기는, 기준 송신 신호를 감쇄 시키는 가변 감쇄기를 포함하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    가변 감쇄기의 이득은 송수신기의 송신 버짓, 복사 소자의 이득, 상호 결합 신호의 전력량, 송수신기의 수신 버짓을 고려하여 감쇄량을 결정하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상호 결합 신호 크기를 -20dB ~ -30dB(평균값 -25dB)로 설정하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    송신모드로 동작하는 송수신기의 송신 전력은 8.2dBm으로 설정하고, 수신모드로 동작하는 송수신기의 수신 전력은 -11.8 ~ -21.8dBm의 크기로 설정하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    송신 신호 발생기에서 발생된 송신 신호를 안테나 장치에 포함된 다수의 송수신기로 분배하는 송신 신호 분배기를 더 포함하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    수신 모드로 동작 중인 송수신기를 통해서 수신된 신호는 송신 신호 분배기를 통하여 수신 신호의 디지털 처리를 위한 신호 처리기로 입력되는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    송수신기의 점검을 위하여, 안테나 장치의 송신 모드로 동작 중인 송수신기와 수신 모드로 동작 중인 송수신기는 일반 안테나 신호를 송수신하는 경로를 이용하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 4, 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 청구항에 있어서,
    항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치는 전투기에서 이용하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항4, 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 청구항에 따른 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 장치를 사용하여,
    안테나 제어 모듈에서, 송수신기의 점검 제어를 위하여, 송신 모드로 동작할 송수신기와 수신 모드로 동작할 송수신기에 따른 상호 결합 구성을 설정하는 단계;
    안테나 장치에서, 송수신기의 점검 동작 제어를 위하여, 상호 결합 구성으로 설정된 값에 기반해서 다수의 송수신기 중에서 송신 모드로 동작할 송수신기와 수신 모드로 동작할 송수신기를 온 상태로 제어하고, 그 외 송수신기는 오프 상태로 제어하는 단계;
    송신 신호 발생기에서, 송수신기의 점검을 위한 점검 신호를 발생하고, 이를 기설정된 이득만큼 감쇄시켜서 출력하는 단계; 및
    송신 신호 발생기에서 발생된 점검 신호가 송신 모드로 동작 중인 송수신기에 전달되어서 복사 소자로 방사되면, 상호 결합 구성으로 설정된 복사 소자를 거쳐서 수신 모드로 설정된 송수신기로 신호가 입력되고, 수신 신호 검출기에서 수신 경로 상에 전달되는 수신 신호의 레벨을 검출하는 단계를 포함하고,
    안테나 제어 모듈에서 설정되는 상호 결합 구성은 복사 소자 사이의 위치와 거리에 따라서 달라지는 상호 결합 신호의 크기를 기반으로 설정되는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    점검 신호는 기준 송신 신호를 이용하여 발생하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    점검 신호의 이득은 송수신기의 송신 버짓, 복사 소자의 이득, 상호 결합 신호의 전력량, 송수신기의 수신 버짓을 고려하여 감쇄량을 결정하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 방법.
  15. 삭제
  16. 청구항 12에 있어서,
    상호 결합 신호 크기를 -20dB ~ -30dB(평균값 -25dB)로 설정하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    송신모드로 동작하는 송수신기의 송신 전력은 8.2dBm으로 설정하고, 수신모드로 동작하는 송수신기의 수신 전력은 -11.8 ~ -21.8dBm의 크기로 설정하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    송신 신호 발생기에서 발생된 점검 신호는 송신 신호 분배기를 통해서 안테나 장치에 포함된 다수의 송수신기로 분배하는 단계를 포함하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    수신 모드로 동작 중인 송수신기를 통해서 수신된 신호는 송신 신호 분배기를 통하여 수신 신호의 디지털 처리를 위한 신호 처리기로 입력되는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    송수신기의 점검을 위하여, 안테나 장치의 송신 모드로 동작 중인 송수신기와 수신 모드로 동작 중인 송수신기는 일반 안테나 신호를 송수신하는 경로를 이용하는 항공기용 능동 위상 배열 안테나 송수신기의 점검 방법.
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