KR20130072173A - 안테나 장치 및 빔 형성 장치 - Google Patents

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소니 주식회사
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Abstract

본 발명은 제1 안테나들(103)의 체계적 배열을 포함하는 제1 안테나 어레이(102), 제1 안테나 어레이에 인접하여 배열되고 각각이 제2 안테나들(105)의 체계적 배열을 포함하는 적어도 2개의 제2 안테나 어레이(104a, 104b, 104c, 및 104d), 각각이 적어도 하나의 제3 안테나(107 내지 111)를 포함하는 적어도 2개의 제3 안테나 어레이(106)를 포함하며, 여기서 제3 안테나 어레이는, 제1 안테나 어레이와 제2 안테나 어레이의 경계 영역(112)에 배열되고, 인접한 제2 안테나 어레이(104a)에 가장 가까운 제1 안테나(103a) 및 인접한 제1 안테나 어레이(102)에 가장 가까운 제2 안테나(105a)를 대체하며, 제1 안테나와 제2 안테나 중 하나는 방사를 송신하고, 제1 안테나와 제2 안테나 중 나머지는 방사를 수신하며, 적어도 하나의 제3 안테나는 방사를 송신 및/또는 수신한다.

Description

안테나 장치 및 빔 형성 장치{ANTENNA ARRANGEMENT AND BEAM FORMING DEVICE}
본 발명은, 예를 들어, 장면을 영상화하기 위한 액티브 영상화 장치에 사용하기 위한 안테나 장치 및 빔 형성 장치에 관한 것이다.
액티브 영상화 시스템은 의료 및 보안 분야를 포함하는 수많은 분야를 위한 초음파, 마이크로파, 밀리미터, 및 테라헤르츠 주파수에서 점점 인기가 많아지고 있다.
액티브 영상화 시스템 내의 송신기(여기에서 "조명 유닛" 또는 "송신 유닛"이라고 지칭됨) 및 수신기(여기에서 "수신 유닛"이라고 지칭됨)의 배열은 여러 상이한 형태를 채택할 수 있다. 본 발명과 관련된 일 실시예에서, 다수의 송신기 및 수신기가 함께 작동하여, 예를 들어 MIMO 레이더 또는 MIMO 액티브 영상화 시스템에서 빔 형성을 수행한다. 크게 2개의 상이한 타입의 MIMO 레이더가 있다. 제1 타입은 통계적 MIMO(statistical MIMO)라고 지칭되는데, 여기서는 안테나들(일반적으로 "송신 안테나들" 및 "수신 안테나들")이 서로 멀리 떨어져서 위치하여 객체(일반적으로 "장면")의 상이한 뷰를 제공한다. 제2 타입의 MIMO는 빔 형성(또는 동일 위치(co-located)) MIMO라고 지칭되는데, 여기서는 안테나들이 서로 가깝게 위치하여 희박한 어레이(sparse array)를 형성한다. 이들은 함께 작용하여 "가상" 빔 형성 어레이 또는 "가상 위상 중심(virtual phase center)"을 형성한다. MIMO 빔 형성은 1차원(1D MIMO) 또는 2차원(2D MIMO)으로 사용될 수 있다. 본 발명은 이들 케이스 모두에 사용될 수 있다.
MIMO 빔 형성의 경우, 송신 안테나 및 수신 안테나의 조합들은 공간적으로 위치하는 가상 위상 중심들의 세트를 형성한다. 각각의 위상 중심은 송신 안테나 및 수신 안테나의 위상 중심들의 컨볼루션(convolution)에 의해 획득된다. 최종 빔을 위한 최적의 방사 패턴을 위해, 가상 위상 중심들은 동일한 길이의 선형 간격으로(이상적으로는 파장/2보다 작은 간격으로) 이격될 필요가 있다. 실제로 이를 획득하는 것은 매우 어려운 과제인데, 그 이유는 송신 안테나들을 수신 안테나들에 매우 가깝게 위치시켜 가상 위상 중심의 선형 간격을 유지할 필요가 있기 때문이다.
J. H. G. Ender, J. Klare의 "System Architectures and Algorithms for Radar Imaging by MIMO-SAR", IEEE Radar Conference 2009에는 송신기 안테나 블록(Tx 블록)들이 최적으로 외부에 위치하고, 수신기 안테나(Rx 안테나)는 안테나 장치의 가운데에 위치하는 1D MIMO 빔 형성 배열이 설명되어 있다. 안테나의 전체적인 물리적 사이즈가 가상 위상 중심의 위치에 의해 설정된 최종 개구면 사이즈보다 약간 더 크기 때문에 이러한 배열은 최적인 것으로 간주된다. 이 논문에서, 기본적인 간격 규칙(spacing rule)들이 가상 위상 중심들의 선형 간격을 획득하는 데 설명된다. 유사한 배열이 J. Klare, O Saalmann, H. Wilden의 "First Experimental Results with the imaging MIMO Radar MIRA-CLE X", EUSAR Conference 2010에 개시되어 있다.
S. Ahmed 등의 "Near Field mm-Wave Imaging with Multistatic Sparse 2D Array", Proceeding of the 6th European Radar Conference 2009, p.180-183에는 3개의 상이한 2D MIMO 가능성들이 설명되어 있다. 모든 케이스에서, 가장 가까운 Tx 블록과 Rx 블록 간의 간격이 2개의 차원 모두에서 (Tx 안테나 간의 간격)/2로서 유지된다.
X. Zhuge의 "Short Range Ultra-Wideband Imaging with Multiple-Input Multiple Output", PhD Thesis, Delft University of Technology 2010의 4장에는 여러 상이한 2D MIMO 배열들이 설명되어 있다. 101 페이지에서, 저자는 (도 4.3, 페이지 90에서 알 수 있는 바와 같은) 송신기 안테나 및 수신기 안테나의 균일한 2D 직사각형 배열이 가장 큰 효과적인 개구면을 갖는다고 결론 내렸다. 이는 2D 배열이 소정의 물리적 사이즈의 안테나를 위한 가장 큰 개구면 사이즈를 갖는다는 것을 의미한다. 송신기 안테나 및 수신기 안테나의 이러한 균일한 2D 직사각형 배열은 S. Ahmed에 의해 제안된 바와 동일하다(상기 내용 참조). 이러한 배열을 위해 가상 위상 중심들이 선형 간격으로 배치된다고 이미 언급된 바와 같이, Tx 블록에서 Rx 블록까지의 간격은 (Tx 안테나 간의 간격)/2에 대응하는 간격을 가져야 한다.
V. Kronzer 등의 "Terahertz Imaging Systems with Aperture Synthesis Techniques", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 58, No. 7, July 2010, pp. 2027-2039에는 다양하고 상이한 시스템이 설명되어 있다. Ⅳ.C 장(2033 페이지)에는 특히 Rx 안테나들이 가운데에 함께 가까이 위치하고, Tx 안테나들은 외부에 넓은 간격으로 배치되어 있는 도 7에서의 2D MIMO 어레이가 설명되어 있다. 이는 요구되는 Tx 블록과 Rx 블록 간의 간격을 갖는 2D MIMO 어레이를 구현하는 하나의 방식이다. 그러나, 이 해결책은 많은 단점을 갖는데, 개구면의 효율이 낮고(상응하는 작은 가상 개구면 사이즈를 갖는 어레이는 물리적으로 큼), 수신기들이 서로 가까이 위치하여 커플링 문제를 일으키며, 일정한 빔 각도들은 감소된 개수의 수신기를 사용하여 해상도를 감소시키는 것을 포함한다.
그러나, 이러한 문헌들 중 어느 것도, 요구되는 Tx 블록과 Rx 블록 간의 간격이 실제로 획득될 수 있는 방법에 대한 해결책을 제공하고 있지 않다.
본 발명의 목적은 고효율의 개구면 및 최적의 성능을 제공하는 안테나 장치 및 빔 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
- 제1 안테나들의 체계적 배열을 포함하는 제1 안테나 어레이,
- 제1 안테나 어레이에 인접하여 배열되고, 각각이 제2 안테나들의 체계적 배열을 포함하는 적어도 2개의 제2 안테나 어레이, 및
- 각각이 적어도 하나의 제3 안테나를 포함하는 적어도 2개의 제3 안테나 어레이를 포함하며,
제3 안테나 어레이는, 제1 안테나 어레이와 제2 안테나 어레이의 경계 영역에 배열되고, 인접한 제2 안테나 어레이에 가장 가까운 제1 안테나 및 인접한 제1 안테나 어레이에 가장 가까운 제2 안테나를 대체하며,
제1 안테나와 제2 안테나 중 하나가 방사를 송신하고, 제1 안테나와 제2 안테나 중 나머지 하나가 방사를 수신하며, 적어도 하나의 제3 안테나가 방사를 송신 및/또는 수신하는, 안테나 장치(antenna arrangement)를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 안테나 장치, 안테나 장치의 안테나들에 급전하는 급전 유닛(feeding unit), 안테나 장치의 빔 형성 출력 신호들을 프로세싱하는 프로세싱 유닛을 포함하는, 장면을 영상화하기 위한 빔 형성 장치를 제공한다.
본 발명은, 제2 안테나 어레이(예를 들어, Tx 안테나 어레이)에 가장 가까운 제1 안테나 어레이(예를 들어, Rx 안테나 어레이)의 제1 안테나 및 제1 안테나 어레이에 가장 가까운 제2 안테나 어레이의 제2 안테나, 즉 2개의 안테나 어레이의 2개의 인접 안테나를 제3 안테나 어레이로 대체하는 아이디어에 기초한다. 일정한 실시예의 경우, 본 발명은 안테나 장치의 고효율의 개구면을 허용함으로써, 바람직하게는 완비된 안테나의 물리적 사이즈보다 약간 작은 개구면 사이즈를 갖는다. 송신 안테나 및 수신 안테나는 서로 충분히 가깝게 위치하여 최종적인 가상 위상 중심들 의 균일하거나 거의 균일한 간격 및 이에 따른 최적의 성능을 가능하게 할 수 있다.
외부의 제1 안테나 및 내부의 제2 안테나를 제3 안테나, 바람직하게, 제3 안테나 어레이의 더 많은 개수의 작은 제3 안테나 소자(antenna element)들로 대체함으로써, 제3 안테나 어레이가 어떻게 급전됨에 따라 제3 안테나 어레이의 최종적인 위상 중심이 제3 안테나 어레이의 개구면 내의 다수의 위치로 이동될 수 있다. 이러한 방식으로, 합성된 Tx 안테나 및 Rx 안테나의 상이한 위상 중심들은 이들의 이상적인 위치에 별도로 위치하여, 제안된 안테나 장치를 포함하는 완비된 빔 형성 장치를 위한 최선의 성능을 보일 수 있다.
제안된 안테나 장치는 1차원 또는 2차원 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 또한, 안테나 어레이는 방사를 송신하거나 수신하는 데 제공될 수 있다. 적어도 하나의 제3 안테나는, 송신과 수신 간에 공유되며, 바람직하게는 몇몇 안테나 제어 수단, 예를 들어, 서큘레이터 또는 송신 신호 및 수신 신호를 분리하는 임의의 다른 안테나 공유 장치(예를 들어, 하이브리드 커플러, 듀플렉스 필터,...)에 결합된다.
본 발명에 따르면, 최종적인 가상 위상 중심들이 선형 간격으로 배치(또는 거의 균일한 간격으로 배치)될 수 있도록 송신 안테나와 수신 안테나를 배열하고 이에 따라 최적의 빔 형성 성능을 내기 위한 여러 상이한 방안 및 실시예들이 제안된다. 이 방안은 이상적으로 인기있는 MIMO 배열에 사용될 수 있는데, 여기서 최종 위상 중심들이 (파장/2 또는 이에 가까운) 나이퀴스트(Nyquist) 기준에 따라 또는 위상 중심 간의 간격이 훨씬 더 크고, 송신 안테나 및 수신 안테나의 개수가 감소된 더욱 "희박한" 배열로 최적의 간격으로 배치된다. 더욱 희박한 배열에서, 더 좁은 빔 패턴을 보이는 안테나 소자들은 그레이팅 로브(grating lobe)들을 억제하는 데 사용되어야 한다.
본 발명의 이러한 측면들 및 그 밖의 다른 측면들은 이하 설명되는 실시예들로부터 명확해질 것이며, 이들을 참조하여 더 상세히 설명할 것이다.
도 1은 공지의 1D MIMO 안테나 장치의 실시예를 도시한다.
도 2a와 도 2b는 공지의 2D MIMO 안테나 장치의 실시예를 도시한다.
도 3은 간격이 표기된 공지의 1D MIMO 안테나 장치의 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 2D 안테나 장치의 제1 실시예를 도시한다.
도 5는 도 4에 도시되어 있는 안테나 장치에 사용되는 제3 안테나 어레이를 위한 급전 네트워크의 일 실시예를 도시한다.
도 6a와 도 6b는 제3 안테나 어레이 및 표준 Rx 안테나의 빔 패턴의 도면을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 2D 안테나 장치의 제2 실시예를 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 안테나 장치에 사용된 제3 안테나 어레이를 위한 급전 네트워크의 일 실시예를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 2D 안테나 장치의 제3 실시예를 도시한다.
도 10은 도 9에 도시된 안테나 장치에 사용된 제3 안테나 어레이를 위한 급전 네트워크의 일 실시예를 도시한다.
도 11은 간격이 표기된 공지의 1D MIMO 배열의 다른 실시예를 도시한다.
도 12a 내지 도 12e는 제1 내지 제3 실시예들에 비해 반전 Tx 및 Rx 안테나를 구비한 본 발명에 따른 2D 안테나 장치의 여러 실시예들을 도시한다.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명에 따른 1D 안테나 장치의 여러 실시예들을 도시한다.
도 14a 내지 도 14e는 도 13a 내지 도 13d에 도시된 실시예들에 비해 반전 Tx 및 Rx 안테나를 구비한 본 발명에 따른 1D 안테나 장치의 여러 실시예들을 도시한다.
도 15는 본 발명에 따른 빔 형성 장치의 개략도를 도시한다.
도 1은 여러 송신 안테나들(13)의 Tx 안테나 어레이(12) 및 여러 수신 안테나들(15)의 Rx 안테나 어레이(14)를 포함하는 공지의 1D MIMO 안테나 장치((antenna arrangement; 10)의 일 실시예를 도시한다. 2 방향 패턴에 의해 합성된 가상 안테나 소자들의 (가상) 위상 중심들(16)의 등거리의 가상 개구면 분포를 획득하기 위해, MIMO 안테나 장치(10)의 Tx 안테나 소자들(13) 및 Rx 안테나 소자들(15)이 정확한 위치에 있어야 한다. 2 방향 방사 패턴은 Tx 및 Rx 패턴들의 곱셈으로 인한 것이며, 반면에 가상 위상 중심들(16)은 Tx 및 Rx 위상 중심들의 컨볼루션에 의해 획득된다. 도 1에서, 이는 정성적인 예시일 뿐이다.
도 2a는 제1 안테나들(23)의 체계적 배열을 포함하는 제1 안테나 어레이(22), 및 제1 안테나 어레이(23)에 인접하며, 특히 제1 안테나 어레이(22)의 모서리에 배열되며, 제2 안테나 어레이(24)마다 제2 안테나들(25)의 체계적 배열을 포함하는 4개의 제2 안테나 어레이(24)를 포함하는 공지의 2D MIMO 안테나 장치(20)의 일 실시예를 도시한다. 대부분의 실시예에서, 제1 안테나들(23)은 수신 안테나이고, 제2 안테나들(25)은 송신 안테나이지만, 안테나들의 기능은 서로 바뀔 수도 있다. 도 2b는 이론상의 가상 위상 중심들(26)의 위치를 도시한다.
바람직하게는 가까운 간격으로 배치된 외부의 Tx 안테나 어레이 및 넓은 간격으로 배치된 내부의 Rx 안테나가 있는 도 1 및 도 2a와 도 2b에 도시된 이들 실시예 모두는 높은 공간 효율을 갖는 배열을 표현한다. 이는 안테나들에 의해 점유되는 최종 물리적 사이즈가 가상 위상 중심들에 의해 점유되는 최종 개구면 사이즈보다 단지 약간 더 크다는 것을 의미한다. 이들 가상 위상 중심들에 의해 점유되는 개구면 사이즈는 최종 빔의 "선명도(sharpness)" 또는 해상도를 정한다. 개구면 사이즈가 더 크면, 안테나 빔 패턴이 더 선명해지고, 이로 인해 최종 영상의 해상도가 더 높아진다.
본 발명의 다음의 설명에서, 도 2a에 도시된 배열들은 바람직한 높은 공간 효율로 인해 예시로서 사용될 것이지만, 본 발명은 이후 설명될 그 밖의 덜 효율적인 구현예에서도 사용될 수 있다. 또한, 다음의 설명에서, 제1 안테나들(23)은 수신(Rx) 안테나이고, 제2 안테나들(25)은 송신(Tx) 안테나라고 가정되는데, 즉 Rx 안테나가 이하에서 언급되면 일반적으로 제1 안테나를 지칭하고, Tx 안테나가 이하에서 언급되면 일반적으로 제2 안테나를 지칭한다. 그러나, 다음의 설명은, 제1 안테나들(23)이 송신 안테나이고, 제2 안테나들(25)이 수신 안테나인 그 밖의 다른 구현예에 동일하거나 균등하게 유효하다.
최종 위상 중심이 이들 배열에서 균일한 방식으로 배치되도록 보장하기 위해, 바람직하게 소정의 간격 규칙에 따라야 한다. 우선, Tx 안테나들은 균일한 간격으로 배치될 것이고, 짝수 개의 Tx 안테나가 제공될 것이다. 이러한 간격은 Tx 간의 간격이라고 정의된다. 둘째로, 짝수 개 또는 홀수 개의 Rx 안테나들의 Rx 간격은 다음과 같다.
[수학식 1]
Rx 간격 = NTx / 2 * (Tx 간의 간격)
여기서, NTx는 각각 안테나 장치의 x 또는 y 방향의 송신 안테나들의 전체 개수이다. 도 2a와 도 2b에 도시된 케이스의 경우, NTx = 8이고, 도 1에 도시된 케이스의 경우, NTx = 4이다. 마지막으로, 위상 중심들이 균일하게 분포되는 것을 보장하도록, Tx 안테나의 어레이와 Rx 안테나의 어레이 사이의 간격은 바람직하게 다음과 같이 선택된다.
[수학식 2]
Tx 블록과 Rx 블록 간의 간격 = (Tx 간의 간격) / 2
설명의 명확성을 위해, 도 3은 이들 간격이 명백히 표기되어 있는 도 1에 도시된 1D MIMO 안테나 장치(10)의 실시예를 도시한다.
수학식 2에 설명된 간격 규칙은 소자들의 물리적 사이즈로 인해 실제로 가장 어려운 과제이다. 이러한 문제점을 해결하는 것이 본 발명의 목적 중 하나이다.
도 1 및 도 3에 도시된 1D MIMO 안테나 장치(10)의 경우, 이러한 간격 규칙은 Rx 안테나들 위에 Tx 안테나들을 이동시킴으로써 유지된다. 그러나, 일부 1D MIMO 상황에서, 이러한 해결책은 가능하지 않을 수도 있다. 2D 배열의 경우, 일반적으로 제2 차원에 공간이 존재하지 않기 때문에 이러한 해결책은 불가능하다. 도 2a와 도 2b에 도시된 2D MIMO 안테나 장치(20)의 경우, Rx 안테나 및 Tx 안테나(즉, 흰 원 및 검은 원)의 지름은 안테나 소자들의 예시적인 물리적인 개구면 사이즈를 나타낸다. 그러나, 이들은 단지 안테나의 형상의 예시라는 점에 주목해야 하는데; 다시 말하면, 안테나는 물리적으로 원형이 아닐 수 있으며, 임의의 물리적 형상, 형태, 또는 사이즈를 가질 수 있다. 도 2a와 도 2b에 도시된 이러한 예시에서 알 수 있듯이, 안테나 소자가 임의의 합리적인 사이즈를 갖는다면, 수학식 2에 정의된 이러한 간격 규칙을 유지할 수 없다.
이러한 간격 규칙을 충족시키고 균일한 간격으로 배치된 위상 중심들을 획득하기 위해, 본 발명의 여러 상이한 방안 및 실시예들이 다음에 설명된다. 이들 실시예는 도 2a와 도 2b에 도시된 2D MIMO 안테나 장치(20)과 유사한 2D MIMO 안테나 장치의 일례를 위해 도시되어 있지만, 이들 실시예는 또한 그 밖의 다른 2D MIMO 안테나 장치 및 1D MIMO 안테나 장치에 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 2D 안테나 장치(100)의 제1 실시예를 도시한다. 안테나 어레이의 일반적인 배열은 도 2a와 도 2b에 도시된 안테나 장치(20)의 배열과 거의 동일하다. 안테나 장치(100)은 제1 안테나들(103)의 (이 예시에서 직사각형 그리드의 행 및 열에 따른) 체계적 배열을 포함하는 제1 안테나 어레이(102), 및 제1 안테나 어레이(102)에 인접하여 배열되며, 각각이 제2 안테나들(105)의 (이 예시에서 직사각형 그리드의 행 및 열에 따른) 체계적 배열을 포함하는 4개의 (일반적으로 적어도 2개의) 제2 안테나 어레이(104a, 104b, 104c, 및 104d)를 포함한다. 앞서 언급된 바와 같이, 바람직하게 제1 안테나들(103)은 수신 안테나이고, 제2 안테나들(105)은 바람직하게 송신 안테나이다. 그러나, 반전된 실시예들 또한 가능하다.
도 2a와 도 2b에 도시된 실시예와는 상이하게, 안테나 장치(100)은, 각각이 5개의 (일반적으로 적어도 하나의) 제3 안테나들(107, 108, 109, 110, 및 111)을 포함하는 4개의 (일반적으로 적어도 2개임; 도 4에서는 하나만을 도시함) 제3 안테나 어레이(106)를 포함한다. 각각의 제3 안테나 어레이(106)는 제1 안테나 어레이(102)와 제2 안테나 어레이(104)의 경계 영역(112)에 배열되는데, 즉 4개의 제2 안테나 어레이(104) 및 4개의 경계 영역(112)이 존재하기 때문에(하나의 경계 영역(112)만이 도 4에 표시됨), 4개의 제3 안테나 어레이(106)가 존재한다. 각각의 제3 안테나 어레이(106)는 인접 제2 안테나 어레이(104a)에 가장 가까운 제1 안테나(103a) 및 인접 제1 안테나 어레이(102)에 가장 가까운 제2 안테나(105a)를 대체한다. 다시 말해, 인접 안테나들(103a 및 105a)은 화살표(113)에 의해 표시된 바와 같이 제3 안테나 어레이(106)에 의해 제거되고 대체된다.
바람직하게, 적어도 하나의 제3 안테나가 방사를 송신 및/또는 수신한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 제3 안테나 어레이(106)는 하나의 송신/수신 안테나(107), 3개의 수신 안테나(108 내지 110), 및 다른 4개의 안테나들(107 내지 110)의 중심에서 정사각형 오리엔테이션을 갖는 하나의 중심 안테나(111)를 포함한다. 중심 안테나(111)는 제3 안테나 어레이(106)의 패턴으로 그레이팅 로브(에일리어싱(aliasing))를 회피하는 역할을 주로 수행한다.
중심 소자(111)는 통상적으로 외부 안테나 소자(107 내지 110)보다 훨씬 더 작으며, 일례로서 (도 4에 도시된 바와 같은) 직사각형의 개방단 도파관이거나 원형의 개방단 도파관일 수 있다. 바람직하게는, 그 위상 중심은, 대체되는 대형 수신 안테나(103a)의 최적의 위상 중심과 일치한다. (빗금친) 송신/수신 안테나(107)는 대체되는 내부 송신 안테나(105a)의 자리에 위치한다. (빗금 없는) 제3 안테나 어레이(106)의 수신 안테나들(108 내지 110)은 바람직하게 안테나(103a)의 개구면과 거의 동일한 영역까지 제3 안테나 어레이(106)의 개구면을 연장하는 간격을 보인다.
제3 안테나 어레이(106)의 안테나들(107 내지 111)을 결합하기 위한 제3 안테나 어레이(106)용 급전 네트워크(120)의 일 실시예는 대략적으로 도 5에 도시된다. 이는 5:1 전력 결합기, 또는 디지털 빔 형성을 사용한 신호 프로세싱에 의해 수행될 수 있다. 어느 경우든, 하나의 안테나(107)가 Tx와 Rx 사이에 공유된다. 급전 네트워크에서, Tx 신호 및 Rx 신호는 안테나 공유를 위한 서큘레이터(122) 또 는 이와 균등한 회로에 의해 분리될 수 있는데, 이 회로는 송신 신호 채널(124) 및 수신 신호 채널(126) 모두에 결합된다.
제3 안테나 어레이(106)의 최종 패턴은 Tx 안테나의 다른 모든 패턴과 동일한 Tx 패턴이고, 단일 Rx 안테나의 패턴과 유사한 합성 Rx 패턴이다.
도 6a와 도 6b는 제3 안테나 어레이(106)(도 6b) 및 표준 Rx 안테나(103)(도 6a)의 빔 패턴의 도면을 도시한다. (즉, 제3 안테나 어레이(106)의) 합성 Rx 안테나의 반전력 빔 폭(HPBW)은 제1 안테나 어레이(102)에서 외부의 Rx 안테나(103)의 패턴인 34°(도 6a 참조) 대신에 26°이다(도 6b 참조). 안테나 어레이가 일반적으로 안테나 소자의 개수의 측면에서 상당히 크기 때문에, 이는 최종 빔의 HPBW에 대한 효과가 거의 없다.
실제적인 실시예에서, 도 4에 도시된 제3 안테나 어레이(106)는 외부 안테나(107 내지 110)로서 사용되는 4개의 물결 모양의 원뿔 혼 및 그 중심에 위치한 개방단 직사각형 도파관(111)에 의해 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 2D 안테나 장치(200)의 제2 실시예를 도시한다. 기본적으로, 도 4에 도시된 2D 안테나 장치(100)의 제1 실시예와 동일한 제1 안테나 장치(102) 및 제2 안테나 장치(104)을 포함한다. 그러므로, 동일한 소자들에는 동일한 참조 부호가 부여된다. 이 실시예에 사용되는 제3 안테나 어레이(206)는 하나의 송신 안테나(207) 및 2개의 수신 안테나(208 및 209)를 포함한다. 송신 안테나(207)는 제2 안테나 어레이(104a)의 내부 송신 안테나(105a)의 원하는 자리에 위치한다. 2개의 수신 안테나(208 및 209)의 중심은 외부 수신 안테나(103a)의 위상 중심의 최적의 위치와 일치한다.
도 8에는 제3 안테나 어레이(206)를 위한 급전 네트워크(220)의 일 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 아이솔레이터(isolator)가 필요없다. 송신 안테나(207)는 수신 채널(126)에 결합된 2개의 수신 안테나(208 및 209)로부터 이격된 송신 채널(124)에 결합된다.
2개의 수신 안테나(208 및 209)에 의해 형성되는 비대칭 개구면으로 인해, 최종 패턴이 타원 형상을 갖는다. 그러나, 이미 언급된 바와 같이, 이는 어레이 패턴에 심각한 영향을 미치지 않으며, 심각한 영향은 수많은 안테나 소자들로 인한 것이다. 패턴이 대칭적이지 않음에도, 더 중요한 요건이 충족되는데, 즉, 위상 중심이 최적의 자리에 위치하고 있다.
도 9는 본 발명에 따른 2D 안테나 장치(300)의 제3 실시예를 도시한다. 도 4 및 도 7에 도시된 제1 실시예 및 제2 실시예와 비교하면, 이 실시예는 정확히 균일하지 않지만 거의 균일한 가상 개구면 분포의 균등 그리드를 생성한다. 일 실시예에서, 예를 들어 도 10에 도시된 급전 네트워크(320)의 제3 실시예에 도시된 서큘레이터(322) 또는 이와 균등한 회로를 사용함으로써, 제3 안테나 어레이(306)는 송신 및 수신 사이에 공유되는 (즉, 동시에 방사를 송수신하는) 하나의 송신/수신 안테나(307)만을 포함한다.
바람직하게, 단일의 제3 안테나(307)는 인접한 제2 안테나 어레이(104a)의 제2 안테나들(105)과 동일하다. 대체 실시예에서, 단일의 제3 안테나(307)는 인접한 제1 안테나 어레이(102)의 제1 안테나와 동일하다. 단일의 제3 안테나(307)가 제2 안테나 어레이의 대체된 제2 안테나(105a)가 위치했던 자리에 배치된다는 장점이 있다(제2 안테나(105a)가 대체되지 않으면, 제2 안테나 어레이(104a)의 제2 안테나들(105)의 체계적 배열과 유사함). 대체적인 실시예에서, 단일의 제3 안테나(307)는 제1 안테나 어레이(102)의 대체된 제1 안테나(도 9에 미도시)가 위치했던 자리 또는 그 자리에 가깝게 배치된다.
다시 말하면, 도 9에 도시된 실시예에서, 제1 안테나 어레이(102)의 외부 안테나(도 4 및 도 7에서의 103a)가 제거된다. 제2 안테나 어레이(104a)의 내부 제2 안테나(105a)의 위치가 제1 안테나 어레이(102)의 제거된 외부 제1 안테나(103a)의 위치와 일치하도록 제2 안테나 어레이(104a)를 해당 위치로 이동시킨다.
공유된 수신 안테나(307)의 패턴은 그 밖의 다른 수신 안테나(103)의 패턴들과 상이하다. 그러나, 이는 전체 MIMO 패턴에 대해서는 덜 중요하다. 가상 위상 중심들은 거의 등거리에 있다. 이는 최종의 MIMO 패턴에 대해 더 많은 영향을 미친다.
이러한 고효율의 개구면을 사용한 본 발명의 앞선 3개의 실시예에서, 직사각형의 Tx 및 Rx 안테나 어레이에 최적인 MIMO 방안이 설명되어 있다. 이들 실시예에서, 가까운 간격으로 배치된 Tx 안테나의 안테나 어레이는 외부에 있고, 넓은 간격으로 배치된 Rx 안테나들은 내부에 있다. 가역성(reciprocity)으로 인해, Tx 및 Rx 기능성이 서로 바뀔 수 있다. 그러나, 이들 실시예의 일반적인 아이디어들은 낮은 공간 효율성을 갖는 대체 MIMO 배열에 적용될 수도 있다.
도 11에는 이러한 공지의 1D MIMO 배열(30)의 일례가 도시되어 있는데, 여기에는 Tx 안테나 어레이의 가까운 간격으로 배치된 Tx 안테나들(33)이 중심에 있고, Rx 안테나 어레이(34)의 넓은 간격으로 배치된 Rx 안테나들(35)이 외부에 있다. 이러한 배열의 경우, 이전에 제시된 고효율의 배열과는 약간 상이한 간격 규칙이 적용된다. Tx 간의 간격으로 송신 안테나들(33)이 중심에서 가까운 간격으로 배치되었다고 가정하면, Rx 간격은 짝수 또는 홀수 개의 Tx 안테나 모두에 대해 정의된다.
[수학식 3]
Rx 간격 = NTx × (Tx 간의 간격)
여기서, NTx는 x 또는 y 방향으로의 송신 안테나들의 전체 개수이다. 도 10에 도시된 케이스의 경우, NTx = 4이다.
위상 중심들이 선형적이고 균일한 간격으로 배치되도록 Tx 안테나 어레이(32)와 주변 Rx 안테나들(35) 사이의 (x 및 y 방향에서의) 간격 배치가 다음에 따라 유지될 필요가 있다.
[수학식 4]
Tx 블록과 Rx 블록 간의 간격 = (Tx 간의 간격) / 2
고효율 개구면 방안과 동일한 방식에서, 이러한 마지막 규칙(수학식 4)을 실제로 구현하는 것이 가장 어렵다.
도 12a 내지 도 14e에는 본 발명에 따른 안테나 장치의 추가적인 실시예가 도시된다. 검은 원들은 예시적인 Tx 안테나이고, 흰 원들은 예시적인 Rx 안테나이다. 점선으로 둘러싸인 원들은 공유된 안테나들을 표시한다. 검은 원 및 흰 원의 지름이 소자들의 예시적인 물리적 개구면 사이즈를 표현한다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 이들은 단지 안테나 소자의 예시적인 형상들이 있으며, 안테나 소자들은 반드시 물리적으로 원형일 필요는 없으며, 임의의 물리적 형상, 형태, 또는 사이즈를 가질 수 있다.
도 12a 내지 도 12e는 제1 실시예 내지 제3 실시예에 비해 반전된 Tx 및 Rx 안테나가 있는 2D 안테나 장치의 여러 실시예를 도시한다. 특히, 도 12a는 중앙의 Tx 안테나 어레이(42)와 외부의 Rx 안테나 어레이(44)의 경계 영역(46)에서 중첩된 안테나를 구비한 (본 발명의 일 실시예가 아닌) 초기 구성(40)을 도시한다.
도 12b는 5개의 제3 안테나(및 서큘레이터 또는 도 5에 도시된 바와 유사한 소자)를 포함하는 도 4에 도시된 제1 실시예에서와 동일한 제3 안테나 어레이(406)를 포함하는 2D 안테나 장치(400)의 제1 반전 실시예를 도시한다. 도 12c는 3개의 제3 안테나를 포함하는 도 7에 도시된 제2 실시예에서와 같은 제3 안테나 어레이(416)를 포함하는 2D 안테나 장치(410)의 제2 반전 실시예를 도시한다. 도 12d는 하나의 (대형) 제3 안테나(및 서큘레이터 또는 도 10에 도시된 바와 유사한 소자)를 포함하는 도 9에 도시된 제3 실시예에서와 같은 제3 안테나 어레이(426)를 포함하는 2D 안테나 장치(420)의 제3 반전 실시예를 도시한다. 도 12e는 하나의 (소형) 제3 안테나(및 도 10에 도시된 서큘레이터 또는 이와 유사한 소자)를 포함하는 도 9에 도시된 제3 실시예에서와 같은 제3 안테나 어레이(436)를 포함하는 2D 안테나 장치(430)의 제4 반전 실시예를 도시한다.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명에 따른 1D 안테나 장치의 여러 실시예를 도시한다. 특히, 도 13a는 중앙 Tx 안테나 어레이(52)와 외부 Rx 안테나 어레이(54)의 경계 영역(56)에서 중첩되는 안테나를 구비한 (본 발명의 일 실시예가 아닌) 초기 구성(50)을 도시한다. 도 13b는 도 4에 도시된 제1 실시예에서와 같은 제3 안테나 어레이(506)를 포함하는 1D 안테나 장치(500)의 제1 실시예를 도시하는데, 이는 단지 4개의 제3 안테나들(및 도 5에 도시된 서큘레이터 또는 이와 유사한 소자)을 포함한다. 3개의 혼 안테나(horn antenna)(501, 502, 및 503)는 변의 길이가 동일한 삼각형의 일부이다. 개방단 도파관(504)이 이전의 (대체된) 대형 Rx 혼 안테나의 자리에 위치한다. 삼각형의 변의 길이에 따라, 내부 개방단 도파관(504)은 선택적이다. 빗금친 안테나(501)는 서큘레이터 또는 임의의 안테나 공유 장치를 채택함으로써 Tx 및 Rx에 동시에 사용된다.
도 13c는 도 7에 도시된 제2 실시예에서와 같은 제3 안테나 어레이(516)를 포함하는 1D 안테나 장치(510)의 제2 실시예를 도시하지만, 단지 2개의 제3 안테나를 포함한다. Tx 안테나(511)는 전송시에서만 사용된다. RX 혼 안테나(512 및 513)는 수신시에서만 사용된다.
도 13d는 하나의 (대형) 제3 안테나를 포함하는 도 9에 도시된 제3 실시예에서와 같은 제3 안테나 어레이(526)(및 도 10에 도시된 바와 같은 서큘레이터 또는 이와 유사한 소자)를 포함하는 1D 안테나 장치(520)의 제3 실시예를 도시한다. 외부 RX 안테나가 제거되고, Tx 안테나 어레이(524)가 이전의 Rx 안테나의 위치로 이동되고, 제3 안테나(527)는 Tx 및 Rx 안테나로서 동시에 공유된다.
도 14a 내지 도 14e는 도 13a 내지 도 13d에 도시된 실시예에 비해 반전 Tx 및 Rx 안테나를 구비한 본 발명에 따른 1D 안테나 장치의 여러 실시예들을 도시한다. 특히, 도 14a는 중앙 Tx 안테나 어레이(62)와 외부 Rx 안테나 어레이(64)의 경계 영역들(66)에 중첩되는 안테나를 구비한 (본 발명의 일 실시예가 아닌) 초기 구성(60)을 도시한다. 도 14b는 4개의 제3 안테나(및 도 5에 도시된 서큘레이터 또는 이와 유사한 소자)를 포함하는 도 13b에 도시된 제1 실시예에서와 같은 제3 안테나 어레이(606)를 포함하는 1D 안테나 장치(600)의 제1 반전 실시예를 도시한다. 도 14c는 2개의 제3 안테나를 포함하는 도 13c에 도시된 제2 실시예에서와 같은 제3 안테나 어레이(616)를 포함하는 1D 안테나 장치(610)의 제2 반전 실시예를 도시한다.
도 14d는 하나의 (소형) 제3 안테나를 포함하는 도 13d에 도시된 제3 실시예에서와 같은 제3 안테나 어레이(626)(및 도 10에 도시된 서큘레이터 또는 이와 유사한 소자)를 포함하는 1D 안테나 장치(620)의 제3 반전 실시예를 도시한다. 도 14e는 하나의 (대형) 제3 안테나(및 도 10에 도시된 서큘레이터 또는 이와 유사한 소자)를 포함하는 도 9에 도시된 제3 실시예에서와 같은 제3 안테나 어레이(636)를 포함하는 1D 안테나 장치(630)의 제4 반전 실시예를 도시한다.
(1D 또는 2D에서) 이처럼 낮은 공간 효율 방안의 경우, 제안된 실시예들 전부는 전술한 간격 규칙을 충족시킴으로써 균일한 선형 간격으로 (또는 이와 유사하게) 배치된 위상 중심들을 획득하는 데 사용될 수 있다.
본 발명이 사용될 수 있는 예시적인 적용 영역은 임의의 타입의 MIMO 레이더 시스템을 위한 것이다. 임의의 주파수가 사용될 수 있다. 현재 이러한 시스템은 (소형 스피커 및 마이크가 안테나 대신 사용되는) 초음파부터 수십 테라헤르츠의 주파수를 사용한다. 미래에는, 그 밖의 다른 주파수들이 사용될 수도 있다.
도 15에는, 예를 들어, 본 발명에 따른 장면(710)의 영상 정보를 획득하기 위한 빔 형성 장치(700)가 개략적으로 도시되어 있다. 이 장치는, 본 발명에 따라 제안되어 앞서 설명한 바와 같은 안테나 장치(720), 안테나 장치(720)의 안테나에 급전하는 급전 유닛(730), 및 빔 형성 출력 신호를 프로세싱하는 프로세싱 유닛(740)을 포함한다. 프로세싱 유닛(740)의 출력 신호는 다양한 용도로 사용되어, 예를 들어 액티브 영상화 장치에 일반적으로 제공되는 바와 같은 영상 구성 유닛(미도시)에서 장면(710)의 영상을 구성하는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 도면 및 앞선 설명에서 상세히 예시되고 설명되었지만, 이러한 예시 및 설명은 제한적인 것이 아닌 예시적이거나 바람직한 것으로 간주되어야 한다. 본 발명은 개시된 실시예들로 제한되지 않는다. 개시된 실시예들에 대한 그 밖의 다른 변형예들은 도면, 상세한 설명, 및 청구범위를 고려함으로써 청구범위에 기재된 발명을 실시할 때 당업자에 의해 이해되고 이루어질 수 있다.
청구항에서, "포함하는(comprising)"이라는 용어는 다른 구성요소 또는 단계들을 배제하지 않고, 단수 표현은 복수를 배제하지 않는다. 단일의 구성요소 또는 그 밖의 다른 유닛은 청구항에서 인용된 여러 항목의 기능을 이행할 수 있다. 소정의 측정치가 상이한 종속항들에서 인용된다는 단순한 사실은 이들 측정치의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타낸다.
청구항에서 임의의 참조 부호들은 범위를 제한하는 것으로서 간주되지 않아야 한다.

Claims (24)

  1. 안테나 장치(antenna arrangement)로서,
    제1 안테나들(103)의 체계적 배열을 포함하는 제1 안테나 어레이(102);
    상기 제1 안테나 어레이에 인접하여 배열되며, 각각이 제2 안테나들(105)의 체계적 배열을 포함하는 적어도 2개의 제2 안테나 어레이(104a, 104b, 104c, 및 104d); 및
    각각이 적어도 하나의 제3 안테나(107 내지 111)를 포함하는 적어도 2개의 제3 안테나 어레이(106)를 포함하며,
    상기 제3 안테나 어레이는, 상기 제1 안테나 어레이와 상기 제2 안테나 어레이의 경계 영역(112)에 배열되고, 인접한 제2 안테나 어레이(104a)에 가장 가까운 제1 안테나(103a) 및 인접한 제1 안테나 어레이(102)에 가장 가까운 제2 안테나(105a)를 대체하며,
    상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 중 하나가 방사를 송신하고, 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나 중 나머지 하나가 방사를 수신하며, 상기 적어도 하나의 제3 안테나는 방사를 송신 및/또는 수신하는, 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 어레이는 제1 안테나 열(52)을 포함하며, 각각이 제2 안테나 열(54)을 포함하는 2개의 제2 안테나 어레이 및 각각이 적어도 2개의 제3 안테나를 포함하는 2개의 제3 안테나 어레이(56)가 제공되는, 안테나 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 어레이는 제1 안테나(103)의 2차원 필드(102)를 포함하며, 각각이 제2 안테나(105)의 2차원 필드(104a, 104b, 104c, 및 104d)를 포함하는 4개의 제2 안테나 어레이, 및 4개의 제3 안테나 어레이(106)가 제공되는, 안테나 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 안테나 어레이는 적어도 3개의 제3 안테나(107 내지 111)의 2차원 필드(106)를 포함하는, 안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 안테나 어레이는 직사각형 또는 정사각형의 모서리에 또는 원형 경로를 따라 체계적으로 배열된 4개의 제3 안테나(107 내지 110)의 2차원 필드(106)를 포함하는, 안테나 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 안테나 어레이는 상기 4개의 제3 안테나(107 내지 110) 사이에 배치된 5번째의 제3 안테나(111)를 더 포함하는, 안테나 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 5번째의 제3 안테나(111)는 특히 직사각형 또는 원형 단면을 갖는 개방단 도파관을 포함하는, 안테나 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 5번째의 제3 안테나(111)는 상기 제1 안테나 어레이의 대체된 제1 안테나(103a)가 위치했던 자리에 배치되는, 안테나 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제3 안테나 어레이는 삼각형의 모서리에 또는 원형 경로를 따라 배열된 3개의 제3 안테나(207, 208, 및 209)의 2차원 필드(206)를 포함하는, 안테나 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인접한 제1 안테나 어레이(102)에 가장 가깝게 배열된 제3 안테나 어레이(206)의 2개의 내부 제3 안테나(208 및 209)는, 상기 2개의 내부 제3 안테나(208 및 209) 사이의 중심이 상기 제1 안테나 어레이(102)의 대체된 제1 안테나(103a)가 위치했던 자리에 배치되도록 배열된, 안테나 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 2개의 내부 제3 안테나(208 및 209)는 특히, 직사각형 또는 원형 단면을 갖는 개방단 도파관을 포함하는, 안테나 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 인접한 제2 안테나 어레이(104a)에 가장 가깝게 배열된 제3 안테나 어레이(206)의 외부 제3 안테나(207)는, 상기 제2 안테나 어레이(104a)의 대체된 제2 안테나(105a)가 위치했던 자리에 배열된, 안테나 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 외부 제3 안테나(207)는 상기 인접한 제2 안테나 어레이(104a)의 제2 안테나들(105)과 동일한, 안테나 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 외부 제3 안테나(207)는 특히 안테나 공유 소자(122)를 사용하여 방사를 동시에 송신하고 수신하도록 구성되고, 상기 제3 안테나 어레이(206)의 나머지 제3 안테나(208 및 209)는 상기 제1 안테나 어레이(102)의 제1 안테나(103)와 동일하게 방사를 송신하거나 수신하는 작용을 수행하는, 안테나 장치.
  15. 제5항에 있어서,
    외부 제3 안테나(207)를 제외한 제3 안테나 어레이의 제3 안테나(208 및 209)는 대체된 제1 안테나(103a)보다 작은 단면을 갖는, 안테나 장치.
  16. 제5항에 있어서,
    외부 제3 안테나(207)를 제외한 제3 안테나 어레이(206)의 제3 안테나(208 및 209)는 대체된 제1 안테나(103a)와 동일한 영역을 실질적으로 커버하는, 안테나 장치.
  17. 제3항에 있어서,
    제3 안테나 어레이(306)는 특히 안테나 공유 소자(322)를 사용하여 방사를 동시에 송신하고 수신하도록 구성된 단일의 제3 안테나(307)를 포함하는, 안테나 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 단일의 제3 안테나(307)는 상기 인접한 제2 안테나 어레이(104a)의 제2 안테나들(105) 또는 상기 인접한 제1 안테나 어레이(102)의 제1 안테나들(103)과 동일한, 안테나 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 단일의 제3 안테나(307)는 상기 제2 안테나 어레이(104a)의 대체된 제2 안테나(105a)가 위치했던 자리에 배열되는 안테나 장치.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 단일의 제3 안테나(307)는 상기 제1 안테나 어레이(102)의 대체된 제1 안테나(103a)가 위치했던 자리 또는 그 자리에 가까이 배열되는, 안테나 장치.
  21. 제1항, 제2항, 제3항, 제17항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 안테나들(103)은 모두 동일하고 및/또는 상기 제2 안테나들(105)은 모두 동일한, 안테나 장치.
  22. 제1항, 제2항, 제3항, 제17항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    방사를 송신하도록 구성된 안테나(105)는 방사를 수신하도록 구성된 안테나의 개구면 영역보다 작은 개구면 영역을 갖는, 안테나 장치.
  23. 제1항, 제2항, 제3항, 제17항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 안테나들(103)은 모두 균일한 간격으로 배치되고 및/또는 상기 제2 안테나들(105)은 모두 균일한 간격으로 배치되는, 안테나 장치.
  24. 빔 형성 장치(700)로서,
    제1항의 안테나 장치(720);
    상기 안테나 장치(720)의 안테나들에 급전하는 급전 유닛(feeding unit)(730); 및
    상기 안테나 장치(720)의 빔 형성 출력 신호들을 프로세싱하는 프로세싱 유닛(740)을 포함하는, 빔 형성 장치(700).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180006294A (ko) * 2016-07-07 2018-01-17 엘타 시스템즈 리미티드 컨포멀 안테나를 동작시키기 위한 시스템 및 방법
WO2019022328A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-31 Lg Electronics Inc. NETWORK ANTENNA AND MOBILE TERMINAL
US11050167B2 (en) 2018-04-19 2021-06-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna array and operation method of antenna array

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013102424A1 (de) * 2013-03-11 2014-09-11 Stefan Trummer Polarimetrisches Radar zur Objektklassifikation sowie geeignetes Verfahren und Verwendung hierfür
EP3043525B1 (en) * 2013-09-30 2018-06-27 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna and communication device
US20150253419A1 (en) * 2014-03-05 2015-09-10 Delphi Technologies, Inc. Mimo antenna with improved grating lobe characteristics
US9541639B2 (en) * 2014-03-05 2017-01-10 Delphi Technologies, Inc. MIMO antenna with elevation detection
US9568600B2 (en) * 2014-03-05 2017-02-14 Delphi Technologies, Inc. MIMO antenna with elevation detection
WO2015139294A1 (zh) * 2014-03-21 2015-09-24 华为技术有限公司 一种阵列天线
DE102014014864A1 (de) * 2014-10-06 2016-04-07 Astyx Gmbh Abbildender Radarsensor mit horizontaler digitaler Strahlformung und vertikaler Objektvermessung durch Phasenvergleich bei zueinander versetzten Sendern
CN105022268A (zh) * 2015-07-09 2015-11-04 哈尔滨工程大学 一种线性约束虚拟天线波束形成方法
CN114185042A (zh) * 2015-09-17 2022-03-15 松下电器产业株式会社 雷达装置
JP6828039B2 (ja) * 2015-12-17 2021-02-10 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 近接場マイクロ波イメージング用の方法及びシステム
CN105589058B (zh) * 2016-01-29 2019-05-31 宋春丽 一种天线装置及三维雷达系统
US10305622B1 (en) * 2016-05-10 2019-05-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Space-time coding with separation
CN106054181B (zh) * 2016-05-18 2018-07-20 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种用于太赫兹实时成像的一维稀疏阵列布置方法
US11454719B2 (en) 2016-07-08 2022-09-27 Magna Electronics Inc. 2D MIMO radar system for vehicle
CN106410396A (zh) * 2016-10-26 2017-02-15 华南理工大学 一种高低频滤波阵子交织排列的紧凑型多波束天线阵列
US20180166794A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-14 GM Global Technology Operations LLC 2d-mimo radar antenna array geometry and design method
US10677918B2 (en) 2017-02-28 2020-06-09 Analog Devices, Inc. Systems and methods for improved angular resolution in multiple-input multiple-output (MIMO) radar
US11342668B2 (en) 2017-06-22 2022-05-24 Commscope Technologies Llc Cellular communication systems having antenna arrays therein with enhanced half power beam width (HPBW) control
JP6887091B2 (ja) * 2017-10-10 2021-06-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーダ装置
US10784586B2 (en) * 2017-10-22 2020-09-22 MMRFIC Technology Pvt. Ltd. Radio frequency antenna incorporating transmitter and receiver feeder with reduced occlusion
KR102486588B1 (ko) * 2017-12-19 2023-01-10 삼성전자 주식회사 렌즈를 포함하는 빔포밍 안테나 모듈
CN111837294A (zh) * 2018-03-05 2020-10-27 康普技术有限责任公司 具有表现出降低的方位角束宽和增加的隔离的共用辐射元件的天线阵列
US11187795B2 (en) * 2018-03-19 2021-11-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Radar device
CN108196255A (zh) * 2018-03-23 2018-06-22 加特兰微电子科技(上海)有限公司 一种车用毫米波雷达系统
JP7292841B2 (ja) * 2018-09-14 2023-06-19 株式会社東芝 アンテナ装置
JP7086824B2 (ja) * 2018-11-15 2022-06-20 株式会社東芝 電子機器及びイメージング方法
US11451278B2 (en) * 2018-12-11 2022-09-20 Telefonaktibolaget Lm Ericsson (Publ) Reciprocity-based transmission
US11262434B2 (en) * 2019-04-01 2022-03-01 GM Global Technology Operations LLC Antenna array design and processing to eliminate false detections in a radar system
US11251523B2 (en) * 2019-04-09 2022-02-15 St Technologies Llc Active array systems utilizing a thinned array
US11047971B2 (en) * 2019-05-20 2021-06-29 GM Global Technology Operations LLC Radar system and control method for use in a moving vehicle
US11181614B2 (en) * 2019-06-06 2021-11-23 GM Global Technology Operations LLC Antenna array tilt and processing to eliminate false detections in a radar system
CN114397626A (zh) * 2019-07-22 2022-04-26 华为技术有限公司 一种雷达系统及车辆
WO2021134583A1 (zh) * 2019-12-31 2021-07-08 深圳市大疆创新科技有限公司 微波雷达的天线组件、微波雷达及可移动平台
JP2021139762A (ja) 2020-03-05 2021-09-16 株式会社東芝 レーダ装置及び送受信方法
EP4331048A1 (en) 2021-04-30 2024-03-06 Provizio Limited Mimo radar using a frequency scanning antenna
WO2023076280A2 (en) * 2021-10-25 2023-05-04 Metawave Corporation Sparse mimo phased array imaging radar

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7664533B2 (en) * 2003-11-10 2010-02-16 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for a multi-beam antenna system
US7952525B2 (en) * 2005-06-03 2011-05-31 Sony Corporation Antenna device associated wireless communication apparatus and associated control methodology for multi-input and multi-output communication systems
EP1989570B1 (en) 2006-01-17 2016-07-27 Teledyne Australia Pty Ltd. Surveillance apparatus and method
JP5218221B2 (ja) * 2009-03-31 2013-06-26 富士通株式会社 Ｍｉｍｏ通信方式におけるアンテナ設置方法、通信装置及び通信システム
CN102024290B (zh) * 2009-09-23 2014-01-15 国民技术股份有限公司 控制射频通信距离的方法及系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180006294A (ko) * 2016-07-07 2018-01-17 엘타 시스템즈 리미티드 컨포멀 안테나를 동작시키기 위한 시스템 및 방법
WO2019022328A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-31 Lg Electronics Inc. NETWORK ANTENNA AND MOBILE TERMINAL
US11050167B2 (en) 2018-04-19 2021-06-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna array and operation method of antenna array

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Publication number Publication date
CN103178356A (zh) 2013-06-26
BR102012032046A2 (pt) 2015-04-14
US9203160B2 (en) 2015-12-01
US20130162475A1 (en) 2013-06-27
CN103178356B (zh) 2016-12-28

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