KR20150076755A - Method for arranging array plane of phase array antenna and method for operating the same - Google Patents

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KR20150076755A KR1020130165311A KR20130165311A KR20150076755A KR 20150076755 A KR20150076755 A KR 20150076755A KR 1020130165311 A KR1020130165311 A KR 1020130165311A KR 20130165311 A KR20130165311 A KR 20130165311A KR 20150076755 A KR20150076755 A KR 20150076755A
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Abstract

The present invention relates to a method for arranging an array plane of phase array radar. The method for arranging an array plane of phase array radar corrects for an array plane to have identical phase and gain. According to an embodiment of the present invention, the method includes: an inner signal source correcting step of authorizing a correction signal preset in each unit antenna of phase array radar, correcting a difference in authorized paths of signals received in each of the unit antennas, and calculating a first correction value per unit antenna; a far-field beacon correcting step of performing reception for each unit antenna through far-field beacon measurement and calculating a second correction value which makes the phase and the gain identical with the preset reference phase and reference gain respectively per unit antenna; and a phase and gain correcting step of correcting the phase and the gain for the signals received and transmitted in the phase array radar by applying the first correction value and the second correction value per unit antenna.

Description

위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법{Method for arranging array plane of phase array antenna and method for operating the same}[0001] The present invention relates to a method of arranging a phase array radar,

본 발명은 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법으로서, 위상배열 레이더의 배열면이 동일한 위상 및 이득을 가지도록 보정하는 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of aligning phased array radars, and more particularly, to a method of aligning phased array radars in which phased array radars have the same phase and gain.

능동형 모델에서의 효율적인 신호처리 및 이에 따른 시스템의 성능은 안정적인 하드웨어 기반 위에서 가능하게 된다. 현재 이러한 모델은 배열 안테나와 기저대역의 신호처리기가 결합되어 최신의 시공간 처리기술로 발전이 이루어지고 있다. 능동형 위상배열 레이더(Active Phased Array Radar)의 하드웨어는 과거보다 더욱 안정적인 시스템의 방열 구조의 기반하에 이를 이루는 각 구성품들의 높은 신뢰도가 요구되고 있다.Efficient signal processing in the active model and thus the performance of the system becomes possible on a stable hardware basis. Currently, this model is being developed as a state-of-the-art spatio-temporal processing technology by combining an array antenna and a baseband signal processor. The active phased array radar hardware is required to have high reliability of each component that is based on the heat radiation structure of the system which is more stable than in the past.

내부적인 기능 및 처리 구조에서도 목적에 따라서 다양한 형태로 발전되고 있으며, 상대적으로 적은 수의 송/수신 채널 처리에서 다수의 다채널 처리가 요구됨에 따라 다양한 형태로 발전되고 있으며, 상대적으로 적은 수의 송/수신 채널 처리에서 점점 다수의 다채널 처리가 요구됨에 따라 근접전계 또는 원전계에서 각 채널간 이득 및 위상을 보정하여 부정합이 발생되지 않도록 하는 것이 기술적인 이슈로 대두되고 있다.In the internal functions and processing structures, various forms are being developed according to the purpose. Since a relatively small number of transmission / reception channel processing requires a large number of multi-channel processing, various forms are being developed, / Receiving channel processing, a multitude of multi-channel processing is required. Therefore, it is a technical issue to correct misalignment by correcting the gain and phase between channels in a near field or a far field system.

평면배열 안테나 구조에서의 보정 및 해석 방법은 도 1과 같이 안테나(10)와 프로브(20)를 이용하여 실험실 환경인 근접전계 환경에서 해석하고 이를 다시 보정하는 과정을 반복하여 보정하거나, 필드 환경인 원전계 환경에서 내장된 위상 코드를 이용하여 도 2와 같이 각 채널의 코드 비교를 통해 보정하는 방법이 있다.The correction and analysis method in the planar array antenna structure can be repeatedly performed by interpreting and correcting it in the near field environment, which is a laboratory environment, using the antenna 10 and the probe 20 as shown in FIG. 1, There is a method of correcting the code by comparing the code of each channel using the built-in phase code in the original electric field environment as shown in FIG.

그런데 도 1의 근접전계 측정을 통한 보정의 경우에는, 비교적 외부의 환경적인 요소가 배제된 상태에서 측정되어 순수 안테나 및 송수신기의 특성 시험을 수행하기에 매우 좋은 조건을 갖게 되지만, 실제 야외 운영시에는 외부 환경 및 주변 잡음요소에 노출되게 되어 보정이 정확하게 이루어지지 않게 된다. 보정이 정확하게 이루어지지 않을 경우, 측정된 보정값을 외부에서 그대로 사용하게 될 경우 전체적인 시스템의 성능을 저하시킬 수 있는 단점이 있다. 이러한 경우 이의 정밀한 보정을 위해서는 다시 내부의 챔버 환경에서 재측정을 수행해야 하므로, 많은 시간적, 공간적인 제약을 받게 된다. 또한 실제 배치되어 운용되는 장비 또는 시스템의 경우 재 보정작업을 수행하는 기간동안, 해당 지역 또는 구역에서 시스템 고유의 임무를 수행할 수 없게 된다. 또한 위상배열 레이더 또는 배열안테나를 이용하는 통신 시스템의 경우는 수십개 또는 그 이상 수천개의 수신 채널이 독립적으로 존재하게 되어, 다중채널에 대한 보정을 수행하는데 상당한 애로 사항이 발생되는 문제가 있다.However, in the case of the correction through the near field measurement in FIG. 1, the condition is relatively good, in which the external environmental factors are excluded and the characteristic test of the pure antenna and the transceiver is performed. However, It is exposed to the external environment and surrounding noise components, and correction is not made correctly. If the correction is not performed correctly, if the measured correction value is used externally, the performance of the whole system may be deteriorated. In this case, it is necessary to perform re-measurement in the internal chamber environment again for the precise correction thereof, so that it is subjected to a lot of time and space restrictions. Also, in the case of equipment or systems that are actually deployed and operated, they will not be able to perform system-specific tasks in their area or area during the recalibration process. Also, in the case of a communication system using a phased array radar or an array antenna, there are several thousand or more reception channels independently, and there arises a problem that considerable difficulties arise in performing correction for multiple channels.

또한 원전계 측정을 통한 보정의 경우에는, 도 2와 같은 각 채널에 대한 직교코드를 이용하여 채널별 독립적인 위상 및 이득을 추출할 수 있게 되는데, 채널 수가 많을 경우 각 채널의 직교코드 생성이 필수적으로 수반되며, 직교코드의 길이가 늘어남에 따라 정합필터는 많은 채널의 직교코드에 대한 부엽 및 구현 알고리즘의 복잡도로 인해 보정값 추출에 필요한 연산 및 이를 위한 측정의 반복성으로 인해 전체적인 기능 및 성능상에 제약 조건이 발생하게 된다. 이는 해달 채널의 위상 및 이득을 최종 추출해야 하며, 모든 채널을 활성화하여 측정해야 함으로, 특정 채널 또는 개별채널 점검시에는 보정 기능의 수행이 어렵게 된다. 설사 개별 채널에 대한 기능이 추가되어질 경우에도 전체적인 송수신 이득이 감소하게 되어, 거리에 따른 부가적인 송신파워 및 수신기 이득을 높여 주어야 하는 단점이 존재한다.
In the case of correction through the measurement of the source electric field, it is possible to extract independent phase and gain for each channel by using an orthogonal code for each channel as shown in FIG. 2. If the number of channels is large, generation of orthogonal codes of each channel is essential As the length of the orthogonal code increases, due to the complexity of the side lobes and the implementation algorithm for the orthogonal codes of many channels, the matched filter is limited in the overall function and performance due to the calculation required for the correction value extraction and the repeatability thereof. Condition occurs. This is because it is necessary to finally extract the phase and gain of the dither channel and to perform measurement by activating all the channels, so that it becomes difficult to perform the correction function when checking a specific channel or individual channel. Even if the function for the individual channel is added, the overall transmission / reception gain is reduced, and there is a disadvantage that the additional transmission power and the receiver gain according to the distance must be increased.

한국공개특허 10-2005-0055540Korean Patent Publication No. 10-2005-0055540

본 발명의 기술적 과제는 기존의 근접전계 측정을 통한 보정과 원전계 측정을 통한 보정을 개선하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 각 채널별로 보정의 정확도를 높이는 보정 방식을 제안하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 위상배열 레이더가 필드 현장에 설치된 후 전파 필드 환경이 변하더라도 손쉽게 보정할 수 있는 방법을 제안하는데 있다.
The technical problem of the present invention is to improve the correction through the measurement of the near field and the correction through the measurement of the electric field. Another object of the present invention is to provide a correction method for increasing the accuracy of correction for each channel. The present invention also provides a method of easily correcting a phased array radar even if the field environment changes after the phased array radar is installed in a field site.

본 발명의 실시 형태는 위상배열 레이더의 각 단위 안테나에 미리 설정한 보정신호를 인가하여 각 단위 안테나에서 수신되는 신호의 인가경로의 차이를 보정하여 제1보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 내부 신호원 보정 과정; 원전계 비콘 측정을 통하여 각 단위 안테나에 대한 수신을 수행하여, 각 단위 안테나별로 위상 및 이득이 미리 설정한 기준위상 및 기준이득과 동일하게 되도록 하는 제2보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 원전계 비콘 보정 과정; 각 단위 안테나별로 제1보정값과 제2보정값을 함께 적용하여, 상기 위상배열 레이더에서 송수신되는 신호에 대해 위상 및 이득을 보정하는 위상 및 이득 보정 과정;을 포함한다.An embodiment of the present invention is a radio communication method in which a predetermined correction signal is applied to each unit antenna of a phased array radar to correct a difference in an applied path of a signal received by each unit antenna, Circle correction process; A unit for calculating a second correction value for each unit antenna by performing reception of each unit antenna by measuring the electric field beacon so that the phase and gain of each unit antenna become equal to a predetermined reference phase and a reference gain, A beacon correction process; And a phase and gain correcting step of correcting phase and gain of a signal transmitted and received by the phased array radar by applying a first correction value and a second correction value together for each unit antenna.

상기 위상 및 이득 보정 과정이 있은 후에, 상기 위상배열 레이더가 설치된 지역의 전파 필드 환경이 변화된 경우, 상기 내부 신호원 보정만을 수행하여 각 단위 안테나별로 위상 및 이득을 제1보정값으로 보정하는 과정을 추가적으로 더 가진다.And performing correction of the phase and gain of each unit antenna by performing only the internal signal source correction when the radio field environment of the region where the phased array radar is installed is changed after the phase and gain correction process is performed, In addition, it has more.

상기 내부 신호원 보정 과정은, 위상배열 레이더의 각 단위 안테나에 미리 설정한 보정신호를 인가하는 보정신호 인가 과정; 각 단위 안테나에서 수신되는 수신신호의 위상 및 이득을 각각 추출하는 과정; 상기 수신신호에서 추출한 위상 및 이득이 상기 보정신호의 위상 및 이득과 동일하게 되도록 하는 제1보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 과정;을 포함한다.The internal signal source correcting process includes: a correction signal applying step of applying a predetermined correction signal to each unit antenna of the phased array radar; Extracting a phase and a gain of a reception signal received at each unit antenna; And calculating a first correction value for each unit antenna such that the phase and gain extracted from the received signal are equal to the phase and gain of the correction signal.

상기 보정신호 인가 과정은, 보정 위상 및 보정 이득을 가지는 보정신호를 보정신호 메모리에 저장하는 과정; 상기 보정신호 메모리에 저장되어 있는 보정신호를 추출하는 과정; 각 단위 안테나별로 상기 보정신호를 동일하게 인가하는 과정;을 포함한다.The process of applying the correction signal includes: storing a correction signal having a correction phase and a correction gain in a correction signal memory; Extracting a correction signal stored in the correction signal memory; And applying the same correction signal to each unit antenna.

상기 제1보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 과정; 각 단위 안테나별로 수신한 수신 신호의 위상 및 이득을 수신 위상 및 수신 이득으로서 각각 추출하는 과정; 각 단위 안테나에서의 수신 위상과 상기 보정신호 메모리에 저장된 보정신호의 보정 위상과의 차이인 보정위상 차이값과, 각 단위 안테나에서의 수신 이득과 상기 보정신호 메모리에 저장된 보정신호의 보정 이득과의 차이인 보정이득 차이값을 각 단위 안테나별로 산출하는 과정; 각 단위 안테나별로 산출된 보정위상 차이값과 보정이득 차이값을 제1보정값으로 산출하는 과정;을 포함한다.Calculating the first correction value for each unit antenna; Extracting a phase and a gain of a received signal for each unit antenna as a reception phase and a reception gain, respectively; A correction phase difference value which is a difference between a reception phase in each unit antenna and a correction phase of a correction signal stored in the correction signal memory and a correction gain difference between a reception gain in each unit antenna and a correction gain of the correction signal stored in the correction signal memory Calculating a correction gain difference value for each unit antenna; And calculating a correction phase difference value and a correction gain difference value calculated for each unit antenna as a first correction value.

상기 원전계 비콘 보정 과정은, 원전계의 비콘을 이용하여 각 단위 안테나별로 수신을 수행하는 과정; 각 단위 안테나의 위상 및 이득을 추출하는 원전계 위상 및 이득 추출 과정; 추출한 단위 안테나의 위상 및 이득이 미리 설정한 기준위상 및 기준이득과 동일하게 되도록 하는 제2보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 과정;을 포함한다.Wherein the step of correcting the at least one of the at least two beacons comprises the steps of: A source-field phase and gain extraction process for extracting a phase and a gain of each unit antenna; And calculating a second correction value for each unit antenna so that the phase and gain of the extracted unit antenna become equal to a preset reference phase and a reference gain.

원전계의 비콘을 이용하여 각 단위 안테나별로 송수신을 수행할 때, 위상 및 이득을 추출하는 단위 안테나만 활성화시키고 다른 단위 안테나는 비활성화시킴을 특징으로 한다.When performing transmission and reception for each unit antenna using a beacon of a source electric field, only a unit antenna for extracting a phase and a gain is activated and the other unit antennas are deactivated.

상기 원전계 위상 및 이득 추출 과정은, 수신된 신호를 대상으로 디지털 펄스 압축을 수행하여 노이즈를 제거 후 위상 및 이득을 추출함을 특징으로 한다.
The phase and gain extraction process of the electric field system is characterized in that digital pulse compression is performed on the received signal to extract the phase and gain after removing the noise.

본 발명의 실시 형태에 따르면 신호의 인가 경로 차이와 원전계 특성을 함께 고려함으로써, 보정의 정확도를 높일 수 있다. 또한 위상배열 레이더가 필드 현장에 설치된 후 전파 필드 환경이 변하더라도 내부 신호원을 이용한 보정만을 수행하여 간단하게 위상 및 이득을 보정할 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, the correction accuracy can be improved by considering the difference in the path of the applied signal and the characteristic of the original electric field. Also, even if the field environment changes after the phased array radar is installed in the field, the phase and gain can be corrected simply by performing the correction using the internal signal source.

도 1은 근접전계 환경에서 보정하는 방식을 도시한 그림이다.
도 2는 원전계 환경에서 보정하는 방식을 도시한 그림이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상배열 레이더의 배열면 정렬 과정을 도시한 플로차트이다.
도 4는 하나 이상의 다수의 단위 안테나를 배열한 배열면을 도시한 그림이다.
도 5는 본 발명의 신호에 따라 보정신호를 인가하여 위상 및 이득을 산출하고, 제1보정값을 산출하는 모습을 도시한 그림이다.
도 6(a)는 각 단위 안테나의 수신 신호의 위상분포는 보정신호의 인가 경로의 차이로 인하여 위상이 서로 일치하지 않음을 나타낸 실험 그래프이다.
도 6(b)는 각 단위 안테나의 수신 신호의 위상분포를 보정신호와 동일한 신호로서 일치시킨 실험 그래프이다.
도 7(a)는 각 단위 안테나(각 채널)별로 전달경로를 측정하여 이에 대한 보정값을 각각 비휘발성 메모리에 저장하여 활용한 모습을 도시한 그림이다.
도 7(b)는 본 발명의 실시예에 따라 각 채널별로 전달경로를 측정할 필요없이 사용자가 정하는 동일한 특정값(보정신호)을 도시한 그림이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1보정값에 따른 보정이 이루어질 경우 실제 배열면 상태가 정렬이 이루어지지 않은 모습을 도시한 실험 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 원전계 비콘 보정을 위한 비콘과 레이더를 도시한 그림이다.
도 10은 펄스압축을 수행하지 않을 때의 원전계 비콘을 이용한 각 채널별 수신신호 결과를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 펄스압축을 수행할 때의 원전계 비콘을 이용한 각 채널별 수신신호 결과를 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명에서 제시된 방식에 의해 안테나면의 위상 및 이득분포가 균일하게 보정됨을 이차원 디지털빔 패턴을 도시한 사진이다.
도 13은 배열면 정렬이 원전계 환경에서 이루어질 경우 모든 채널을 활성화하여 얻은 표적 정보의 SNR 성능이 원전계 보정을 수행하기 전,후의 결과를 도시한 사진이다.
FIG. 1 is a diagram illustrating a method of correcting in a near-field environment.
FIG. 2 is a diagram showing a method of correcting in a circular electric field environment. FIG.
3 is a flow chart illustrating a process of aligning a phased array radar according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing an arrangement surface in which one or more unit antennas are arranged.
5 is a diagram showing a state in which a correction signal is applied according to a signal of the present invention to calculate a phase and a gain and to calculate a first correction value.
6A is an experimental graph showing that the phase distributions of the reception signals of the unit antennas are not coincident with each other due to differences in the application paths of the correction signals.
6 (b) is an experimental graph in which the phase distribution of the reception signal of each unit antenna is matched with the correction signal as the same signal.
FIG. 7A is a diagram illustrating a measurement of a propagation path for each unit antenna (each channel), and a correction value for each channel is stored in a nonvolatile memory.
7 (b) is a diagram showing the same specific value (correction signal) determined by the user without having to measure the propagation path for each channel according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an experimental photograph showing a state in which alignment is not performed when the correction according to the first correction value is performed according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a beacon and a radar for correction of a source electric field beacon according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the reception signal results for each channel using the electric field beacon when pulse compression is not performed.
FIG. 11 is a graph showing the result of a received signal for each channel using a pulse-field beacon when pulse compression is performed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a photograph showing a two-dimensional digital beam pattern in which the phase and gain distributions of the antenna surface are uniformly corrected by the method of the present invention.
FIG. 13 is a photograph showing SNR performance of target information obtained by activating all channels before and after performing a source-field correction when the array alignment is performed in a circular electric field environment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

이하 설명에서는 위상배열 레이더의 수신 신호를 보정하는 예를 설명할 것이나, 위상배열 레이더에서 정확하게 송신되도록 보정하는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있을 것이다.In the following description, an example of correcting the received signal of the phased array radar will be described, but the same can be applied to correcting to be correctly transmitted in the phased array radar.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위상배열 레이더의 배열면 정렬 과정을 도시한 플로차트이다.3 is a flow chart illustrating a process of aligning a phased array radar according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예는 위상배열 레이더의 각 단위 안테나에 미리 설정한 보정신호를 인가하여 각 단위 안테나에서 수신되는 신호의 인가경로의 차이를 보정하여 제1보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 내부 신호원 보정 과정(S310)과, 원전계 비콘 측정을 통하여 각 단위 안테나에 대한 수신을 수행하여, 각 단위 안테나별로 위상 및 이득이 미리 설정한 기준위상 및 기준이득과 동일하게 되도록 하는 제2보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 원전계 비콘 보정 과정(S320)과, 각 단위 안테나별로 제1보정값과 제2보정값을 함께 적용하여, 위상배열 레이더에서 송수신되는 신호에 대해 위상 및 이득을 보정하는 위상 및 이득 보정 과정(S330)을 포함한다. 또한 위상 및 이득 보정 과정이 있은 후에, 위상배열 레이더가 설치된 지역의 전파 필드 환경이 변화된 경우, 원전계 비콘 보정 없이 내부 신호원 보정만을 수행하여 각 단위 안테나별로 위상 및 이득을 보정한다(S340). 따라서 제1보정값 및 제2보정값에 의해 보정된 위상배열 레이더의 경우, 필드에 설치되어 사용 도중에 필드 환경이 바뀌어 보정이 필요할 때, 원전계 비콘 보정없이 내부 신호원을 통한 보정만을 수행함으로써 정확하고 간단하고 신속한 보정을 할 수 있다.In the embodiment of the present invention, a predetermined correction signal is applied to each unit antenna of the phased array radar to correct the difference in the application paths of the signals received by the respective unit antennas, and an internal signal And a second correction value for making the phase and gain equal to a predetermined reference phase and a reference gain for each unit antenna by performing a circular correction process (S310) (S320) for calculating a first correction value and a second correction value for each of the unit antennas, and corrects phase and gain of a signal transmitted and received in the phase- And a gain correction process (S330). If the radio field environment of the region where the phased array radar is installed changes after the phase and gain correction process, only the internal signal source correction is performed without correcting the source electric field beacon to correct the phase and gain for each unit antenna at step S340. Therefore, in the case of the phased array radar corrected by the first correction value and the second correction value, when the field environment is changed during field use and needs to be corrected, only the correction through the internal signal source is performed without correcting the electric field beacon, It is possible to perform a simple and quick correction.

원전계 비콘 보정 과정(S310)을 상술하면, 우선, 위상배열 레이더의 각 단위 안테나에 미리 설정한 보정신호를 인가하는 보정신호 인가하는 과정(S311)을 가진다.In detail, in the step S310, a correction signal for applying a predetermined correction signal to each unit antenna of the phased array radar is applied (S311).

위상배열 레이더는 도 4에 도시한 바와 같이 하나 이상의 다수의 단위 안테나(Amn)를 배열한 안테나로서, 각 단위 안테나는 각각의 무선채널을 이룬다. 도 4에 도시한 바와 같이 mn 배열의 안테나의 경우 m×n개의 단위 안테나가 배열된다.The phased array radar is an antenna in which one or more unit antennas Amn are arranged as shown in FIG. 4, and each unit antenna forms each radio channel. As shown in FIG. 4, m × n unit antennas are arranged in the case of the mn array antenna.

위상배열 레이더의 배열면, 즉, 다수의 단위 안테나가 배열된 면은 동위상을 이루어야 하는데, 단위 안테나의 배열 방향을 따라 동위상을 이루면서 단위 안테나가 배열된 배열면에 대해서 90°방향으로 방사 지향성을 가진다. 다만, 각 단위 안테나의 위상을 조절함으로써 배열면의 90°방향이 아닌 원하는 방향으로의 방사 패턴을 조정할 수 있다. The arrangement of the phased array radars, that is, the planes on which the plurality of unit antennas are arranged, must be in phase with each other. . However, by adjusting the phase of each unit antenna, it is possible to adjust the radiation pattern in the desired direction, not the 90 ° direction of the arrangement plane.

따라서 위상배열 레이더의 배열면은 동위상을 가지고 있어야 하는데, 위상배열 레이더의 배열면을 동위상으로 하기 위하여, 우선, 위상배열 레이더의 각 단위 안테나에 미리 설정한 보정신호를 인가하는 보정신호 인가하는 과정을 가진다.Therefore, the array plane of the phased array radar must have the same phase. To make the array plane of the phased array radar in phase, a correction signal for applying a predetermined correction signal to each unit antenna of the phased array radar is applied Process.

도 5와 같이 위상배열 레이더의 각 단위 안테나에 기준되는 보정신호를 인가한다. 이러한 보정신호는 메모리(이하, '보정신호 메모리'라 함)에 저장된 보정신호를 활용한다. 따라서 동일한 보정신호를 위상배열 레이더의 각 단위 안테나에 인가시키는 보정신호 인가 과정은, 어느 특정의 위상(이하 '보정 위상') 및 이득(이하 '보정 이득)을 가지는 보정신호를 보정신호 메모리에 저장하는 과정과, 보정신호 메모리에 저장되어 있는 보정신호를 추출하는 과정과, 각 단위 안테나별로 추출한 보정신호를 동일하게 인가하는 과정을 가진다.And applies a correction signal referenced to each unit antenna of the phased array radar as shown in FIG. Such a correction signal utilizes a correction signal stored in a memory (hereinafter referred to as a 'correction signal memory'). Therefore, the correction signal application process of applying the same correction signal to each unit antenna of the phased array radar is performed by storing a correction signal having a certain phase (hereinafter referred to as' correction phase ') and gain (hereinafter referred to as' correction gain) Extracting a correction signal stored in the correction signal memory, and applying a correction signal extracted for each unit antenna in the same manner.

이때, 각 단위 안테나에 보정신호를 인가하는 경우, 도 5에 도시한 바와 같이 보정 신호의 인가 경로에 따라 각 단위 안테나에서 수신되는 신호의 위상 및 이득이 달라질 수 있다. 따라서 이를 보정신호와 일치시키는 제1보정값을 산출할 필요가 있다.At this time, when a correction signal is applied to each unit antenna, the phase and gain of the signal received by each unit antenna may vary according to the application path of the correction signal, as shown in FIG. Therefore, it is necessary to calculate a first correction value that matches this with the correction signal.

이를 위하여 각 단위 안테나에서 수신되는 수신 신호의 위상 및 이득을 각각 추출한다. 그 후, 수신신호에서 추출한 위상 및 이득이 상기 보정신호의 위상 및 이득과 동일하게 되도록 하는 제1보정값을 각 단위 안테나별로 생성하는 제1보정값 산출 과정을 가진다. 여기서 제1보정값은 각 채널(단위 안테나)별로 보정신호의 인가경로가 다르기 때문에 발생되는 차이를 보정하기 위함이다.For this purpose, the phase and gain of the received signal are extracted from each unit antenna. And a first correction value calculation step of generating a first correction value for each unit antenna so that the phase and gain extracted from the received signal are equal to the phase and gain of the correction signal. Here, the first correction value is used to correct a difference generated due to a different application path of the correction signal for each channel (unit antenna).

예를 들어, 도 6(a)를 참조하면, 각 단위 안테나의 수신 신호의 위상분포는 보정신호의 인가 경로의 차이로 인하여 위상이 서로 일치하지 않음을 알 수 있다. 이와 같이 일치하지 않는 각 단위 안테나의 수신 신호의 위상분포를 도 6(b)처럼 보정신호와 동일한 신호로서 일치시키기 위한 제1보정값을 산출하는 것이다.For example, referring to FIG. 6A, it can be seen that the phase distributions of the reception signals of the unit antennas do not coincide with each other due to the difference in the application paths of the correction signals. The first correction value for matching the phase distribution of the reception signals of the unit antennas that do not coincide with each other as the same signal as the correction signal is calculated as shown in Fig. 6 (b).

보정신호에 보정을 위하여 기존에는 도 7(a)에 도시한 바와 같이 각 단위 안테나(각 채널)별로 전달경로를 측정하여 이에 대한 보정값을 각각 비휘발성 메모리에 저장하여 활용하였다. 그러나 본 발명의 실시예는 도 7(b)에 도시한 바와 같이 각 채널별로 전달경로를 측정할 필요없이 사용자가 정하는 동일한 특정값(보정신호)과 일치하도록 모든 채널 상태가 천이되도록 하여 사용할 수 있다.
As shown in FIG. 7 (a), the transmission path is measured for each unit antenna (each channel) in order to correct the correction signal, and the correction value for each unit antenna is stored in the nonvolatile memory. However, according to the embodiment of the present invention, it is not necessary to measure the propagation path for each channel as shown in FIG. 7 (b), and all channel states are transited so as to coincide with the same specific value (correction signal) .

한편, 각 단위 안테나별로 수신한 수신 신호의 위상 및 이득을 수신 위상 및 수신 이득으로서 각각 추출(S312)하는데, 참고로, 채널상의 이득 및 위상을 추출하는 방법은 여러 가지 방법이 있을 수 있다. 본 발명의 실시예는 채널상의 복소수 데이터에 대한 위상 및 이득 관계식은 다음과 같은 일반적 [수식 1]을 적용한다.Meanwhile, the phase and gain of the reception signal received for each unit antenna are respectively extracted as the reception phase and the reception gain (S312). For reference, there are various methods for extracting the gain and phase on the channel. In the embodiment of the present invention, the phase and gain relation for complex data on a channel is given by the following general formula [1].

[수식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, I는 채널 복소값의 실수(real)이며, Q는 허수(image)이다. 또한 α는 송수신 경로상의 이득값으로서, 설계되어지는 적용 시스템에 따라서 달라지는 변수값이다.Where I is the real number of the channel complex value and Q is the imaginary number. Also,? Is a gain value on the transmission / reception path and is a variable value that varies depending on the application system to be designed.

한편, 각 단위 안테나별로 수신한 수신 신호의 위상 및 이득을 수신 위상 및 수신 이득으로서 각각 추출(S312)한 후에는, 각 단위 안테나에서의 수신 위상과 보장신호 메모리에 저장된 보정신호의 보정 위상과의 차이인 보정위상 차이값과, 각 단위 안테나에서의 수신 이득과 보정신호 메모리에 저장된 보정신호의 보정 이득과의 차이인 보정이득 차이값을 각 단위 안테나별로 산출한다. 그리고 각 단위 안테나별로 산출된 보정위상 차이값과 보정이득 차이값을 제1보정값으로 산출한다(S313). 참고로 이러한 각 단위 안테나의 제1보정값을 도 6(a)에 도시된 각 단위 안테나의 위상에 더하게 되면, 도 6(b)처럼 각 단위 안테나별로 일치하는 하나의 위상 및 이득을 가지는 신호를 생성할 수 있다.
On the other hand, after the phase and gain of the reception signal received for each unit antenna are extracted as the reception phase and the reception gain (S312), the reception phase of each unit antenna and the correction phase of the correction signal stored in the guarantee signal memory And a correction gain difference value which is a difference between the correction gain of the correction signal stored in the correction signal memory and the reception gain of each unit antenna is calculated for each unit antenna. Then, the correction phase difference value and the correction gain difference value calculated for each unit antenna are calculated as the first correction value (S313). When the first correction value of each unit antenna is added to the phase of each unit antenna shown in FIG. 6 (a), as shown in FIG. 6 (b), a signal having one phase and gain Lt; / RTI >

한편, 상기와 같이 제1보정값을 산출하여 보정을 한다고 하더라도, 사용자가 선택한 임의의 상태로 모든 채널의 상태가 천이된 상태만을 의미할 뿐이다. 도 8에 도시한 바와 같이 실제 배열면 상태가 정렬이 이루어진 상태는 아니다. 따라서 위상배열 레이더의 배열면의 위상 및 이득을 동일하게 하는 보정을 필요로 한다. On the other hand, even if the first correction value is calculated and corrected as described above, it means only a state in which all channels are transited to an arbitrary state selected by the user. As shown in Fig. 8, the actual arrangement surface state is not in a state in which alignment is performed. Therefore, a correction is required to make the phase and gain of the array surface of the phased array radar equal.

이를 위하여 원전계 비콘 측정을 통하여 각 단위 안테나에 대한 수신을 수행하여, 각 단위 안테나별로 위상 및 이득이 미리 설정한 기준위상 및 기준이득과 동일하게 되도록 하는 제2보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 원전계 비콘 보정 과정(S320)을 가진다.For this purpose, the reception of each unit antenna is performed by measuring the electric field beacon, and a second correction value is calculated for each unit antenna so that the phase and gain are equal to the reference phase and the reference gain set in advance for each unit antenna And a source electric field beacon correction process (S320).

이러한 원전계 비콘 보정(S320)은, 우선, 원전계의 비콘을 이용하여 각 단위 안테나별로 송수신을 수행하는 과정(S321)을 가진다. 비콘은 도 9에 도시한 바와 같이 위상배열 레이더를 향해 전파를 송신하는 장치이다. 위상배열 레이더의 배열면으로 평면파가 수신될 수 있도록, 위상배열 레이더는 비콘으로부터 평면파를 수신할 수 있는 일정 거리 이내에 위치하도록 한다. 비콘은 다음의 조건을 충족해야 한다. 즉, 비콘으로부터 제공되는 신호는 외부의 메인 장비의 송신신호를 받아서 사용하고, 비콘신호는 사용자가 알고 있는 거리 정보에서 메인 장비의 송신신호를 지연시켜 제고한다. 또한 원전계의 비콘을 이용하여 각 단위 안테나별로 송수신을 수행할 때, 위상 및 이득을 추출하는 단위 안테나만 활성화시키고 다른 단위 안테나는 비활성화시킨다.The source electric field beacon correction (S320) includes a process (S321) of performing transmission and reception for each unit antenna using a beacon of a source electric field. The beacon is a device for transmitting a radio wave toward the phased array radar as shown in Fig. The phased array radar should be located within a certain distance from the beacon to receive plane waves so that plane waves can be received on the array side of the phased array radar. Beacons must meet the following conditions: That is, the signal provided from the beacon receives and uses the transmission signal of the external main apparatus, and the beacon signal delays the transmission signal of the main equipment from the distance information known by the user. When transmitting and receiving for each unit antenna by using the beacon of the source electric field, only the unit antenna for extracting phase and gain is activated and the other unit antenna is inactivated.

원전계의 비콘을 이용하여 수신한 신호로부터, 각 단위 안테나의 위상 및 이득을 추출하는 과정(S322)을 가진다. 이러한 각 단위 안테나의 위상 및 이득의 추출(S322)은, 비콘으로부터 수신한 각 채널의 위상 및 이득 결과값을 디지털 펄스 압축기술을 적용하여 추출한다. 수신된 신호를 대상으로 디지털 펄스 압축을 수행하여 노이즈를 제거 후 위상 및 이득을 추출하는 것이다. 디지털 펄스 압축 기술이 적용되지 않은 경우 수신신호는 각 채널이 갖는 낮은 이득으로 인해 노이즈 레벨과 분간이 안 된다. 즉, 도 10에 도시한 바와 같이 낮은 이득으로 인해 노이즈 레벨과 분간이 안 된다. 참고로, 도 10에서 가로축은 시간축을 나타내며, 세로축은 크기를 나타내며, 빨간색과 파란색은 각 채널별 I(Inphase)와 Q(Quadrature)를 각각 나타낸다.And a step (S322) of extracting the phase and gain of each unit antenna from the signal received using the beacon of the source electric field. The extraction of phase and gain of each unit antenna (S322) extracts the phase and gain result value of each channel received from the beacon by applying the digital pulse compression technique. Digital pulse compression is performed on the received signal to remove the noise and extract the phase and gain. In the absence of digital pulse compression techniques, the received signal is indistinguishable from the noise level due to the low gain of each channel. That is, as shown in Fig. 10, the noise level is not distinguished from the noise level due to the low gain. In FIG. 10, the horizontal axis represents the time axis, the vertical axis represents the size, and red and blue represent I (Inphase) and Q (Quadrature), respectively, for each channel.

각 채널의 위상 및 이득 결과값을 디지털 펄스 압축기술을 적용하게 되면, SNR 개선으로 인해 특정 거리에서 도 11에 도시한 바와 같이 피크점이 생성되는 것을 알 수 있다. 마찬가지로 도 11에서 가로축은 시간축을 나타내며, 세로축은 크기를 나타내며, 빨간색과 파란색은 각 채널별 I(Inphase)와 Q(Quadrature)를 각각 나타낸다.When the digital pulse compression technique is applied to the phase and gain result values of each channel, it can be seen that a peak point is generated at a specific distance as shown in FIG. 11 due to the SNR improvement. Similarly, in FIG. 11, the horizontal axis represents the time axis, the vertical axis represents the size, and red and blue represent I (Inphase) and Q (Quadrature), respectively, for each channel.

비콘으로부터 수신한 각 채널의 위상 및 이득 결과값을 추출할 때 사용되는 디지털 펄스 압축기술은 펄스 압축을 수행하는 종래에 공지된 수식을 적용한다. 이하 디지털 펄스 압축에 대하여 간단히 설명한다.The digital pulse compression technique used to extract the phase and gain result values of each channel received from the beacon applies a conventionally known equation for performing pulse compression. Hereinafter, digital pulse compression will be briefly described.

원전계 환경에서 디지털 펄스 압축을 이용한 보정 방법을 적용하기 위해서는 하기의 [수식1]의 조건을 만족해야 한다.In order to apply the correction method using the digital pulse compression in the source electric field environment, the following condition of [Equation 1] must be satisfied.

[수식1][Equation 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서 R은 원전계 거리 조건, D는 안테나 크기, λ는 비콘에서의 운용주파수의 파장이다.Where R is the source distance condition, D is the antenna size, and λ is the wavelength of the operating frequency in the beacon.

상기 [수식1]의 조건을 만족할 때 근접 전계와 달리 평면파 조건을 만족하게 되어, 각 채널의 위상 및 이득 정보는 신뢰도가 높은 조건이 된다. 디지털 펄스 압축은 보통 레이더에서 거리 분해능을 높이기 위한 목적으로 사용하게 되는데, 변조 파형은 비교적 넓은 펄스의 송신을 수반하게 되어 디지털 복조시에 수신기의 신호대잡음비(SNR)의 개선 효과도 같이 수반된다. 본 발명에서는 디지털 펄스 압축을 거리 분해능을 높이는 용도가 아닌 신호의 SNR을 높여주는 효과로 사용한다. [수식2]는 전형적인 레이더 방정식을 보여주고 있다.The condition of the plane wave is satisfied unlike the proximity electric field when the condition of the above-mentioned [Equation 1] is satisfied, and the phase and gain information of each channel becomes a condition of high reliability. Digital pulse compression is usually used to increase the distance resolution in the radar. The modulation waveform is accompanied by the transmission of relatively wide pulses, which also accompanies an improvement in the signal-to-noise ratio (SNR) of the receiver during digital demodulation. In the present invention, the digital pulse compression is used not to increase the distance resolution but to increase the SNR of the signal. [Equation 2] shows a typical radar equation.

[수식2][Equation 2]

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서 , k는 볼츠만 상수, T는 켈빈 상수, B는 대역폭, F는 Noise Figure, L은 손실, R은 거리, P는 송신출력, G는 송수신 안테나 이득, λ는 운용주파수의 파장, σ는 레이더 반사 면적(RCS;Radar Cross Section)이다.L is the distance, R is the distance, P is the transmit power, G is the transmit and receive antenna gain, lambda is the wavelength of the operating frequency, and σ is the radius of the radar, where k is Boltzmann's constant, T is the Kelvin constant, And a reflection area (RCS).

SNR(signal to noise ratio) 성능은 식에서와 같이 여러 가지 팩터로 좌우되게 되는데, 여기서는 분로성분에 존재하는 대역폭을 고려한다. 대역폭은 시간축상에서 변조 파형의 펄스폭과 관계가 있다. 따라서 넓은 송신 펄스를 구동하여 전체적인 SNR을 높여주는 효과를 얻을 수 있다. 이는 상대적으로 거리가 있는 상태에서 개별채널의 약한 수신 신호를 잡음 레벨 수준에서, 신호를 증폭시켜 주는 효과를 얻을 수 있게 된다. 본 발명에서는 비콘을 통해 제공되는 매우 작은 수신신호를 디지털 펄스 압축을 통해 각 채널별 I/Q(Inphase/Quadrature) 성분을 추출한 후, 각각의 채널에 대한 위상 및 이득정보를 추출한다. 이러한 방법의 장점은 개별채널의 위상 및 이득정보를 추출하기 위해 비콘의 높은 송신출력이 필요없게 되며, 상대적으로 매우 낮은 수신기의 이득을 개선할 수 있는 두 가지 장점이 존재한다. [수식3]은 주파수 영역에서 수행하는 일반적인 디지털 펄스 압축에 관한 식이다.The signal to noise ratio (SNR) performance depends on various factors such as the equation. Here, the bandwidth existing in the shunt component is considered. The bandwidth is related to the pulse width of the modulated waveform on the time axis. Therefore, it is possible to obtain an effect of increasing the overall SNR by driving a wide transmission pulse. This allows the weak received signal of the individual channel to be amplified at the noise level level with relatively distance. In the present invention, the I / Q (Inphase / Quadrature) component for each channel is extracted through digital pulse compression of a very small received signal provided through a beacon, and then phase and gain information for each channel is extracted. The advantage of this method is that there is no need for a high transmit power of the beacon to extract the phase and gain information of the individual channels, and there are two advantages that can improve the gain of the relatively low receiver. [Equation 3] is a general digital pulse compression performed in the frequency domain.

[수식3][Equation 3]

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, N1은 x1(n) 수열이며, N2은 x2(n) 수열이다.Here, N 1 is a sequence of x 1 (n), and N 2 is a sequence of x 2 (n).

[수식3]에서 알 수 있듯이, 두 개의 신호열에 대한 주파수 영역에서의 곱은 시간축에서의 두 신호에 대한 컨볼류션(convolution) 효과가 있다. 본 발명에서는 [수식3]의 내용이 아닌, 기존에 정립된 [수식 3]의 이론을 적용한 방법이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
As can be seen from Equation (3), the product of the two signal sequences in the frequency domain has a convolution effect on the two signals on the time axis. In the present invention, since it is a method of applying the previously established theory of [Equation 3] rather than the content of [Equation 3], a description thereof will be omitted.

한편, 디지털 펄스 압축을 통해서 각 단위 안테나의 위상 및 이득을 추출한 후에는, 추출한 단위 안테나의 위상 및 이득이 미리 설정한 기준위상 및 기준이득과 동일하게 되도록 하는 제2보정값을 각 단위 안테나별로 산출한다(S323). 각 채널의 위상 및 이득이 미리 설정한 동일한 값이 되도록 하는 제2보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 것이다.On the other hand, after extracting the phase and gain of each unit antenna through digital pulse compression, a second correction value is calculated for each unit antenna so that the phase and gain of the extracted unit antenna become equal to the reference phase and the reference gain set in advance (S323). And calculates a second correction value for each unit antenna so that the phase and the gain of each channel become equal to a preset value.

그 후, 각 단위 안테나별로 제1보정값과 제2보정값을 함께 적용하여, 상기 위상배열 레이더에서 송수신되는 신호에 대해 위상 및 이득을 보정하는 과정을 가진다(S330). 예를 들어, 제1단위 안테나에서 제1위상을 얻을 수 있는데, 이러한 제1위상에 제1단위 안테나의 제1보정값과 제2보정값을 함께 적용하여 보정한다. 마찬가지로, 제2단위 안테나에서 제2위상을 얻을 수 있는데, 이러한 제2위상에 제2단위 안테나의 제1보정값과 제2보정값을 함께 적용하여 보정한다.Thereafter, the first correction value and the second correction value are applied to each unit antenna, and the phase and gain are corrected for signals transmitted and received in the phased array radar (S330). For example, a first phase can be obtained from the first unit antenna, and the first and second correction values of the first unit antenna are applied to the first phase to correct the first phase. Similarly, a second phase can be obtained in the second unit antenna, and the first and second correction values of the second unit antenna are applied to the second phase to correct the second phase.

위상배열 레이더에서 송수신되는 신호에 대하여, 신호 인가경로를 보정하는 제1보정값과 원전계에서의 보정하는 제2보정값을 동시에 적용시켜 보정하여 출력함으로써, 정확한 송수신 출력이 이루어질 수 있다.
Correct transmission and reception can be performed by applying a first correction value for correcting a signal application path and a second correction value for correcting in a source electric field to a signal transmitted and received in the phased array radar and correcting and outputting the same.

한편, 위상 및 이득 보정 과정이 있은 후에, 위상배열 레이더가 설치된 지역의 전파 필드 환경이 변화된 경우, 상기 내부 신호원 보정만을 수행하여 제1보정값으로 각 단위 안테나별로 위상 및 이득을 보정하는 과정을 추가적으로 가질 수 있다(S340).Meanwhile, if the radio field environment of the region where the phased array radar is installed changes after the phase and gain correction process, only the internal signal source correction is performed to correct the phase and gain for each unit antenna with the first correction value (S340).

상술하면, 제1보정값 및 제2보정값을 통하여 위상 및 이득에 대하여 보정이 이루어지고 난 후 필드에 설치된 위상배열 레이더의 경우, 온도의 변화, 지역 환경의 변화 등으로 인하여 전파 필드 환경이 변화될 수 있다. 이러한 전파 필드 환경의 변화는 보정된 위상배열 레이더의 위상 및 이득에 오차를 가져오게 할 수 있다.In the case of the phased array radar installed in the field after the correction for the phase and the gain is performed through the first correction value and the second correction value, the radio field environment changes due to the temperature change, the change of the local environment, . Such changes in the propagation field environment can lead to errors in the phase and gain of the corrected phased array radar.

이러한 필드 환경 변화로 인하여 오차가 발생되는 경우(S341), 발생된 오차를 보정하기 위하여 제1보정값으로 보정하는 내부 신호원 보정만을 수행하는 것이다(S342). 필드 설치 후 추가적으로 내부 신호원 보정만으로도 정확한 보정이 되는 이유는 다음과 같다.If an error is generated due to the change of the field environment (S341), only the internal signal source correction for correcting the generated error by the first correction value is performed (S342). The reason for correcting the internal signal source after field installation is as follows.

본 발명에서는 실제 원전계 환경에서 내부 신호 보정원을 이용하여 먼저 하나의 기준값으로 각 채널별 위상 및 이득을 맞추어 준 후, 이후에 디지털 펄스 압축을 이용한 각 채널의 정보를 추출하여, 최종 보정값을 얻어야 한다. 이런 절차를 통해 보정을 수행할 경우, 원전계 조건에서 비콘을 이용한 방법은 일회만 수행을 하여도 전체적인 배열면을 안정적인 상태로 유지할 수 있는 장점이 있다. 이는 기존의 원전계를 통한 채널별 보정 데이터를 매회 배열면 정렬시에 메모리 같은 곳에서 개별적으로 참조하여 각 채널의 상태를 메모리상에 저장해둔 개별 참조값으로 일일이 맞출 필요가 없게 된다. 이런 절차를 통해 보정을 수행할 경우, 실제 장비의 운용시에는 오직 내부 신호원만을 이용하여 채널별 위상 및 이득값을 사용자가 원하는 하나의 값으로만 맞추어 주게 되면 전체적인 배열면의 안정적인 상태를 계속 유지할 수 있게 된다.
In the present invention, the phase and gain of each channel are first adjusted to one reference value using an internal signal correction source in an actual field environment, then information of each channel using digital pulse compression is extracted, You must. When the correction is performed through such a procedure, the method using the beacon under the electric field condition is advantageous in that the entire array surface can be maintained in a stable state even if it is performed only once. This means that it is not necessary to individually refer to the individual correction data of each channel through the conventional electric field system in the memory such as the memory in order to arrange the state of each channel individually in the memory. When the calibration is performed through this procedure, when the actual equipment is operated, only the internal signal source is used, and if the phase and gain values per channel are adjusted to one value desired by the user, the stable state of the entire array surface is maintained .

한편, 도 12의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제시된 방식에 의해 안테나면의 위상 및 이득분포가 균일하게 보정됨을 이차원 디지털빔 패턴으로 확인할 수 있다. 기본적으로 배열면 정렬이 원전계 환경에서 이루어질 경우 도 13에서와 같이 모든 채널을 활성화하여 얻은 표적 정보의 SNR 성능이 원전계 보정을 수행하기 전의 결과와 비교하여 상당히 개선된 결과임을 알 수 있다(약 20dB이상 개선 효과). 또한 전체 배열면 정렬은 내부 신호원과 외부 비콘과 같은 신호원을 이용하여 각각 한번씩 수행하여 정밀 보정이 이루어지며, 이후부터는 내부 신호원만을 이용하여 필요시 또는 주기적인 보정 작업을 수행하여 전체적인 플랫폼의 안정성을 보장해 줄 수 있다.
Meanwhile, as can be seen from the results of FIG. 12, it can be confirmed by the two-dimensional digital beam pattern that the phase and gain distributions of the antenna surface are uniformly corrected by the method of the present invention. Basically, when the array alignment is performed in the source electric field environment, the SNR performance of the target information obtained by activating all the channels as shown in FIG. 13 is significantly improved as compared with the result before the source electric field correction 20dB improvement effect). In addition, the entire array alignment is performed by using the signal source such as an internal signal source and an external beacon once, respectively, to perform precise correction. Thereafter, only the internal signal source is used to perform a necessary or periodic correction operation, Stability can be guaranteed.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.

S310:내부신호원 보정 과정 S320:비콘 보정 과정
S330:위상 및 이득 보정 과정
S310: Internal signal source correction process S320: Beacon correction process
S330: Phase and gain correction process

Claims (8)

위상배열 레이더의 각 단위 안테나에 미리 설정한 보정신호를 인가하여 각 단위 안테나에서 수신되는 신호의 인가경로의 차이를 보정하여 제1보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 내부 신호원 보정 과정;
원전계 비콘 측정을 통하여 각 단위 안테나에 대한 수신을 수행하여, 각 단위 안테나별로 위상 및 이득이 미리 설정한 기준위상 및 기준이득과 동일하게 되도록 하는 제2보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 원전계 비콘 보정 과정;
각 단위 안테나별로 제1보정값과 제2보정값을 함께 적용하여, 상기 위상배열 레이더에서 송수신되는 신호에 대해 위상 및 이득을 보정하는 위상 및 이득 보정 과정;
을 포함하는 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법.
An internal signal source correcting step of applying a predetermined correction signal to each of the unit antennas of the phased array radar to correct the difference in the application paths of the signals received by the respective unit antennas to calculate a first correction value for each unit antenna;
A unit for calculating a second correction value for each unit antenna by performing reception of each unit antenna by measuring the electric field beacon so that the phase and gain of each unit antenna become equal to a predetermined reference phase and a reference gain, A beacon correction process;
A phase and gain correction process of applying a first correction value and a second correction value to each of the unit antennas to correct phase and gain of a signal transmitted and received in the phased array radar;
Wherein the phase array radar comprises a plurality of phased array radars.
청구항 1에 있어서, 상기 위상 및 이득 보정 과정이 있은 후에, 상기 위상배열 레이더가 설치된 지역의 전파 필드 환경이 변화된 경우, 상기 내부 신호원 보정만을 수행하여 각 단위 안테나별로 위상 및 이득을 제1보정값으로 보정하는 과정을 추가적으로 더 가지는 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법.
2. The method of claim 1, wherein, after the phase and gain correction process, if the radio field environment of the region in which the phased array radar is installed is changed, only the internal signal source correction is performed, Wherein the step of adjusting the alignment of the phased array radar further comprises the further step of calibrating the phased array radar.
청구항 1에 있어서, 상기 내부 신호원 보정 과정은,
위상배열 레이더의 각 단위 안테나에 미리 설정한 보정신호를 인가하는 보정신호 인가 과정;
상기 각 단위 안테나에서 수신되는 수신신호의 위상 및 이득을 각각 추출하는 과정;
상기 수신신호에서 추출한 위상 및 이득이 상기 보정신호의 위상 및 이득과 동일하게 되도록 하는 제1보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 과정;
을 포함하는 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법.
2. The method of claim 1,
A correction signal applying step of applying a predetermined correction signal to each unit antenna of the phased array radar;
Extracting a phase and a gain of a reception signal received by each unit antenna;
Calculating a first correction value for each unit antenna such that the phase and gain extracted from the received signal are equal to the phase and gain of the correction signal;
Wherein the phase array radar comprises a plurality of phased array radars.
청구항 3에 있어서, 상기 보정신호 인가 과정은,
보정 위상 및 보정 이득을 가지는 보정신호를 보정신호 메모리에 저장하는 과정;
상기 보정신호 메모리에 저장되어 있는 보정신호를 추출하는 과정;
각 단위 안테나별로 상기 보정신호를 동일하게 인가하는 과정;
을 포함하는 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법.
4. The method of claim 3,
Storing a correction signal having a correction phase and a correction gain in a correction signal memory;
Extracting a correction signal stored in the correction signal memory;
Applying the same correction signal to each unit antenna;
Wherein the phase array radar comprises a plurality of phased array radars.
청구항 3에 있어서, 상기 제1보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 과정;
각 단위 안테나별로 수신한 수신 신호의 위상 및 이득을 수신 위상 및 수신 이득으로서 각각 추출하는 과정;
각 단위 안테나에서의 수신 위상과 상기 보정신호 메모리에 저장된 보정신호의 보정 위상과의 차이인 보정위상 차이값과, 각 단위 안테나에서의 수신 이득과 상기 보정신호 메모리에 저장된 보정신호의 보정 이득과의 차이인 보정이득 차이값을 각 단위 안테나별로 산출하는 과정;
각 단위 안테나별로 산출된 보정위상 차이값과 보정이득 차이값을 제1보정값으로 산출하는 과정;
을 포함하는 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법.
The method of claim 3, further comprising: calculating the first correction value for each unit antenna;
Extracting a phase and a gain of a received signal for each unit antenna as a reception phase and a reception gain, respectively;
A correction phase difference value which is a difference between a reception phase in each unit antenna and a correction phase of a correction signal stored in the correction signal memory and a correction gain difference between a reception gain in each unit antenna and a correction gain of the correction signal stored in the correction signal memory Calculating a correction gain difference value for each unit antenna;
Calculating a correction phase difference value and a correction gain difference value calculated for each unit antenna as a first correction value;
Wherein the phase array radar comprises a plurality of phased array radars.
청구항 1에 있어서, 상기 원전계 비콘 보정 과정은,
원전계의 비콘을 이용하여 각 단위 안테나별로 수신을 수행하는 과정;
각 단위 안테나의 위상 및 이득을 추출하는 원전계 위상 및 이득 추출 과정;
추출한 단위 안테나의 위상 및 이득이 미리 설정한 기준위상 및 기준이득과 동일하게 되도록 하는 제2보정값을 각 단위 안테나별로 산출하는 과정;
을 포함하는 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법.
2. The method of claim 1,
Performing reception for each unit antenna using a beacon of a source electric field;
A source-field phase and gain extraction process for extracting a phase and a gain of each unit antenna;
Calculating a second correction value for each unit antenna so that the phase and gain of the extracted unit antenna become equal to a reference phase and a reference gain set in advance;
Wherein the phase array radar comprises a plurality of phased array radars.
청구항 6에 있어서, 원전계의 비콘을 이용하여 각 단위 안테나별로 송수신을 수행할 때, 위상 및 이득을 추출하는 단위 안테나만 활성화시키고 다른 단위 안테나는 비활성화시킴을 특징으로 하는 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법.
The phase-aligned radar array array according to claim 6, wherein when transmitting and receiving are performed for each unit antenna using the beacon of the source electric field, only the unit antenna for extracting the phase and the gain is activated and the other unit antennas are deactivated Way.
청구항 6에 있어서, 상기 원전계 위상 및 이득 추출 과정은,
수신된 신호를 대상으로 디지털 펄스 압축을 수행하여 노이즈를 제거 후 위상 및 이득을 추출함을 특징으로 하는 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법.

7. The method of claim 6,
And performing digital pulse compression on the received signal to remove noise and extract phase and gain.

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