KR20180050738A - 직렬 상호연결의 교정 - Google Patents

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KR20180050738A
KR20180050738A KR1020187010134A KR20187010134A KR20180050738A KR 20180050738 A KR20180050738 A KR 20180050738A KR 1020187010134 A KR1020187010134 A KR 1020187010134A KR 20187010134 A KR20187010134 A KR 20187010134A KR 20180050738 A KR20180050738 A KR 20180050738A
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nodes
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serial
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미하이 바누
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블루 다뉴브 시스템스, 인크.
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Abstract

제 1 노드, 제 2 노드, 직렬 상호연결 시스템(serial interconnection system)에 의해 전기적으로 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들(calibration nodes), 및 상기 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들에 대응하는 복수의 연결 노드들(connection nodes) - 상기 복수의 연결 노드들은 상기 직렬 상호연결 시스템에 의해 전기적으로 직렬로 연결됨 - 을 가진 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법으로서, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 측정 절차를 수행하는 단계 - 상기 측정 절차는, 대응하는 기준 신호를 상기 교정 노드에 주입하는 것(injecting); 및 상기 대응하는 기준 신호가 그 교정 노드로 주입되는 동안, 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 위상차를 측정하는 것을 포함함 - ; 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 측정된 위상차들로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 정정들을 계산하는 단계; 및 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 계산된 상기 위상 정정들을 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 적용하는 단계를 포함한다.

Description

직렬 상호연결의 교정
본 출원은 2015년 9월 10일자로 출원된 미국 가출원 제 62/216,592 호의 이익을 주장하며, 이들 모두는 본 명세서에 참고로 인용된다.
본 발명의 실시 예들은 일반적으로 아날로그 위상 배열들(analog phased arrays) 위한 로컬 오실레이터(LO, Local Oscillator) 분배, 디지털 위상 배열들(digital phased arrays) 위한 샘플링 클럭 분배, 또는 디지털 집적 회로들을 위한 클럭 분배와 같은 애플리케이션들에 사용될 수 있는, 신호 분배 네트워크들에 관한 것이다.
개별 시스템 모듈들 간 직렬 상호연결(serial interconnection)은 이러한 모듈들 사이에 가장 간단한 통신 네트워크를 제공한다. 이것의 단순함으로 인해, 이러한 타입의 네트워크는 비용 및 신뢰성 측면에서 실제로 유용하다. 일반적으로 시스템 모듈은, 단일 패시브(passive) 구성 요소처럼 간단하거나, PLL(Phase-Locked Loop), 전체 라디오, 안테나 위상 배열, 또는 기타 복잡한 회로만큼 복잡한, 임의의 서브 시스템이 될 수 있다. 직렬 상호연결은 전기 케이블, 광섬유, 스트립 라인(strip line), 마이크로 스트립 라인, 동일 평면 라인, 무선 좁은 빔 등과 같은 일차원 신호 전파 특성을 갖는 전송 매체를 사용한다. 직렬로 연결된 시스템 모듈은, 일반적으로 프로토콜에 따라, 이 전송 매체에 직렬로 부착되고 신호를 수신 또는 송신한다. 예를 들어, 간단한 프로토콜은 하나의 모듈에서 모든 다른 모듈들로 신호를 분배하는 것을 포함한다. 좀더 복잡한 프로토콜은 하나의 모듈에서 임의의 다른 모듈 또는 모듈들의 세트로 신호들의 전송 및 수신을 모두 포함할 수도 있다.
많은 어플리케이션들에서, 하나의 모듈에서 다른 모듈로 직렬 상호연결을 통해 전파 될 때 신호가 받는 시간 지연을 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 예를 들어, 많은 무선 모듈을 포함하는 위상 배열에 로컬 오실레이터(local oscillator, LO) 또는 샘플링 신호를 직렬로 분배하는 경우, 전파 지연으로 인해 각 무선 모듈에서 수신되는 신호들 간의 위상차들을 교정하는 것이 중요하다. "위상 교정(phase calibration)" 으로 언급되는, 이러한 교정이 없다면, 위상 배열의 적절한 동작이 모든 무선에서의 신호들의 정확한 글로벌 위상 정렬에 의존하기 때문에 위상 배열의 적절한 기능이 손상될 수 있다.
유사하게, 일부 애플리케이션들에서는 시간 지연들 또는 위상 시프트들뿐만 아니라, 전송 손실들 또는 다른 효과들로 인한 신호 크기 변화들이 정정되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되고 2013 년 12 월 17 일 출원된, 미국 특허 제 8,611,959 호에 기재된 능동 배열들(active arrays)의 중간 주파수(Intermediate Frequency: IF) 라인들은 위상 시프트 이외에도 실용적인 손실을 갖는다. 이러한 손실들은 시스템 동작의 정정을 위해 보상되어야 할 필요성이 있다. 크기 정정(magnitude correction)은 "크기 교정(magnitude calibration)" 이라고도 언급된다. 생산 샘플들에서, 직렬 상호연결을 통한 신호 전송으로 인한 위상 시프트들 및 크기 변화들을 생성하는 시간 지연들은 계산되거나 직접적으로 측정될 수 있다. 그러나, 직렬 상호연결의 물리적인 구현이 제조 후에 원하는 정확도로 예측 가능한 전송 특성을 갖고, 온도 및 습도와 같은, 동작 조건의 예상된 변화에 대해 예측할 수 없게 변화하지 않는 경우에만, 이러한 방법이 위상/크기 교정에 사용할 수 있다. 만약, 예를 들어, 직렬 상호연결의 전송 특성이 요구되는 정밀도 이상의 제조 변화에 영향을 받는다면, 임의의 생산 전 계산과 시뮬레이션 또는 생산 샘플의 직접적인 측정은 생산된 모든 유닛들의 전송 특성을 정확하게 나타낼 수 없다.
마찬가지로, 모든 생산 단위가 공장의 온도 및 습도 조건들에서 예측 가능한 전송 특성들을 갖더라도, 현장 동작 조건들에 따라 요구되는 정확도를 초과하여 예측할 수 없게 변할 수 있다. 이러한 경우들에서, 직렬 상호연결들의 시간 지연들 및 크기 변화들을 확인하기 위해 위에서 설명된 방법들은 시간 지연들과 크기 변경들을 필드에서 정확하게 보상하는데 사용될 수 없다.
직렬 상호연결의 위상/크기 교정이 필요할 때, 통상적인 방법은, 제조과정 및 동작 조건들을 통해 예측 가능한 특성들을 보장하는, 재료들 및 설계 기술들로 직렬 상호연결을 제조한다. 이는 대부분의 경우 상당한 비용 손실을 초래한다. 예를 들어, 큰 전기 시스템, 즉 동작 주파수의 파장에 비해 물리적 치수가 큰 시스템 인, 위상 배열을 예로 들 수 있다. 로컬 오실레이터(local oscillator: LO) 신호들과 같은 고주파 신호들이 직렬 상호연결상에 위상 배열들을 통해 전파될 경우, 매우 큰 위상 스큐들(skews)(예를 들어, 수천도(degree))가 발생하지만, 이러한 스큐들(skews)(위상 교정)의 보상은 이들을 단지 몇 도(degree)까지 감소시켜야 한다. 자연스러운 스큐들(skews)이 이 수준의 정확도로 예측 가능하지 않으면, 이는 수행될 수 없다. 이러한 정확한 특성들을 갖는 전송 라인을 제조하기 위해, 비싼 재료들(유전체 등)과 높은 제조 허용 오차(예를 들어, 선폭, 두께 등)가 요구된다.
고유 위상 교정(inherent phase calibration)을 이용하여 직렬 상호연결을 설계하기 위한 저비용 방법은 2008년 7월 21일자로 출원된 미국 특허 제 8,259,884 호에 기술되어 있으며, 이들 모두는 본 명세서에 참고로 포함된다. 동일한 효과에 대해 다른 접근법들은 또한 미국 특허 제8,259,884호에 확인된 종래 기술로 또한 설명되고 있다. 이 방법에서는 고가의 재료와 제조 공차에 의존하기보다는 매칭된 전송 라인을 통해 전파되는 신호 간의 상호 보상에 의존한다. 이러한 방법은 다양한 고정밀 아날로그 회로에 더 의존한다. 실제로 이러한 아날로그 회로는 설계가 까다 롭고 동시에 고속으로 정밀하게 동작해야 하기 때문에 하나의 구현에서 다른 구현으로 확장하거나 변경하기가 어렵다.
직렬 상호연결의 예측 가능한 전송 특성에 의존하지 않고 직렬 상호연결의 위상/크기 교정을 위한 새로운 방법을 개시한다. 종래 기술의 방법과는 달리, 이러한 새로운 방법들은 아날로그 회로들 대신 저비용, 확장성 및 휴대성 디지털 회로들로 구현하기에 자연스럽게 적합하다. 또한, 일부 새로운 방법들은 매칭된 전송 라인에 의존하지 않는다.
명확하고 단순하게 하기 위해, 새로운 개념은 연속적인 파장(continuous wave; CW) 신호, 즉 단일 주파수 또는 톤을 포함하는 신호들을 사용하여 소개되고 설명된다. 그러나, 이러한 개념은 통신 시스템들에서 사용되는 변조된 대역 통과 신호와 같은 보다 복잡한 신호에 유효하다. 예를 들어, 하나의 특정 주파수에서의 위상 교정은 일반적으로 교정 주파수에 가까운 주파수 범위에서 유효하다.
직렬 상호연결을 교정하기 위해 본 명세서에 개시된 방법들은 또한 일관된 위상 동기화 및 동일한 크기 신호들을 복수의 지점들에 직렬 방식으로 분배하는 방법으로 간주 될 수 있다. 이는 하기의 설명들을 통해 분명해질 것이다.
일반적으로, 일 측면에 따르면, 본 발명 중 적어도 하나는 제 1 노드, 제 2 노드, 직렬 상호연결 시스템(serial interconnection system)에 의해 전기적으로 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들(calibration nodes), 및 상기 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들에 대응하는 복수의 연결 노드들(connection nodes) - 상기 복수의 연결 노드들은 상기 직렬 상호연결 시스템에 의해 전기적으로 직렬로 연결됨 - 을 가진 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법으로서, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 측정 절차를 수행하는 단계 - 상기 측정 절차는, 대응하는 기준 신호를 상기 교정 노드에 주입하는 것(injecting); 및 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드로 주입되는 동안, 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 위상차를 측정하는 것을 포함함 - ; 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 측정된 위상 차들로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 정정들을 계산하는 단계; 및상기 복수의 연결 노드들 각각에 대해 계산된 상기 위상 정정들을 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 적용하는 단계를 포함한다.
다른 실시 예는 다음 특징들 중 적어도 하나를 포함한다. 제 1 기준 신호를 상기 제 1 노드에 주입하는 단계; 상기 제 1 기준 신호가 상기 제 1 노드에 주입되는 동안, 상기 제 1 노드로 주입된 상기 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호의 위상차를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 위상 정정들을 계산하는 단계는 또한 상기 제 1 노드에 대해 상기 측정된 위상차들 뿐만 아니라 상기 복수의 교정 노드들에 대한 상기 측정된 위상차를 사용한다. 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 측정 절차는 또한 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드에 주입되는 동안, 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 상기 신호들의 크기 비를 측정하 것을 포함하고, 상기 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법은, 상기 복수의 교정 노드들에 대해 상기 측정된 크기 비로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 크기 정정들을 계산하는 단계; 및 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 대해 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 크기 정정들을 적용하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 제 1 기준 신호를 상기 제 1 노드로 주입하는 단계; 상기 제 1 기준 신호가 상기 제 1 노드로 주입되는 동안, 상기 주입된 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호의 상기 위상차 및 상기 크기 비를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 및 크기 정정들을 계산하는 단계는 또한, 상기 제 1 노드에 대해 상기 측정된 위상차 및 크기 비를 사용한다.
또 다른 실시 예는 다음 특징들 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 직렬 상호연결 시스템은 상기 제 1 노드, 상기 복수의 연결 노드들, 및 상기 제 2 노드들, 상기 복수의 교정 노드들은 상기 복수의 교정 노드들과 동일하다. 또한, 상기 직렬 상호연결 시스템은 상기 제 1 노드, 상기 복수의 교정 노드들, 및 상기 제 2 노드를 직렬로 상호연결하는 제 1 직렬 상호연결과, 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 상호연결하는 제 2 직렬 상호연결을 포함하고, 상기 제 1 직렬 상호연결과 상기 제 2 직렬 상호연결은 구분된다.
상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 1 직렬 상호연결의 부분과 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 2 직렬 상호연결의 부분은 전기적으로 매칭된다. 또한, 상기 직렬 상호연결 시스템은 제 2 노드 및 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 제 1 직렬 상호연결, 상기 제 1 노드 및 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 제 2 직렬 상호연결, 및 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 제 3 직렬 상호연결을 포함한다. 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 1 직렬 상호연결의 부분, 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 2 직렬 상호연결의 부분, 및 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 3 직렬 상호연결의 부분들은 전기적으로 매칭된다.
본 발명의 또 다른 실시 예는 다음 특징 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 복수의 교정 노드들 중 어느 하나에 대해 측정 절차를 수행하는 동안, 상기 복수의 교정 노드들 중 임의의 다른 교정 노드들에 다른 기준 신호를 적용하지 않는다. 상기 복수의 연결 노드들은 상기 복수의 교정 노드들과 동일하다. 상기 복수의 교정 노드들에 대해 상기 대응하는 기준 신호들은 동일한 주파수를 갖는다.
일반적으로, 또 다른 측면에서, 본 발명의 특징 중 적어도 하나는 입력 노드, 제 1 노드, 제 2 노드, 직렬 상호연결 시스템(serial interconnection system)에 의해 전기적으로 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들(calibration nodes), 및 상기 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들에 대응하는 복수의 연결 노드들(connection nodes) - 상기 복수의 연결 노드들은 상기 직렬 상호연결 시스템에 의해 전기적으로 직렬로 연결됨 - 을 가진 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법을 특징으로한다. 상기 보정 방법은 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 측정 절차를 수행하는 단계 - 상기 측정 절차는, 대응하는 기준 신호를 상기 교정 노드에 주입하는 것(injecting); 및 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드로 주입되는 동안, 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 위상차를 측정하는 것을 포함함 - ; 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 측정된 위상 차들로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 정정들을 계산하는 단계; 및 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 계산된 상기 위상 정정들을 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 적용하는 단계를 포함한다.
다른 실시 예는 다음 특징들 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 직렬 상호연결 시스템은 또한 입력 노드를 포함하고, 상기 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법은, 제 1 기준 신호를 상기 입력 노드 및 상기 제 1 노드로 주입하는 단계; 상기 제 1 기준 신호가 상기 입력 노드 및 상기 제 1 노드로 주입되는 동안, 상기 입력 노드에서 주입된 상기 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호의 상기 위상차를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 정정들을 계산하는 단계는 또한 상기 복수의 교정 노드들의 측정된 위상차들뿐만 아니라 상기 입력 노드에 대해 상기 측정된 위상차를 사용한다. 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 측정 절차는 또한 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드에 주입되는 동안, 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 상기 신호들의 크기 비를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법은, 상기 복수의 교정 노드들에 대해 상기 측정된 크기 비로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 크기 정정들을 계산하는 단계; 및 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 대해 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 크기 정정들을 적용하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 제 1 기준 신호를 상기 입력 노드와 상기 제 1 노드로 주입하는 단계; 상기 제 1 기준 신호가 상기 입력 노드와 상기 제 1 노드로 주입되는 동안, 상기 입력 노드에서 상기 주입된 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호의 상기 위상차 및 상기 크기 비를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 및 크기 정정들을 계산하는 단계는 또한, 상기 입력 노드에 대해 상기 측정된 위상차 및 크기 비를 사용한다.
또 다른 실시 예는 다음 특징들 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 직렬 상호연결 시스템은 상기 제 1 노드 및 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 상호연결하는 제 1 직렬 상호연결, 및 상기 입력 노드 및 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 상호연결하는 제 2 직렬 상호연결을 포함한다. 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 1 직렬 상호연결의 부분과 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 2 직렬 상호연결의 부분은 전기적으로 매칭된다.
일반적으로, 다른 측면에 따르면, 본 발명의 적어도 하나는 제 1 노드, 제 2 노드, 직렬 상호연결 시스템(serial interconnection system)에 의해 전기적으로 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들(calibration nodes), 및 상기 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들에 대응하는 복수의 연결 노드들(connection nodes) - 상기 복수의 연결 노드들은 상기 직렬 상호연결 시스템에 의해 전기적으로 직렬로 연결됨 - 을 가진 직렬 상호연결 시스템을 포함한다. 상기 컨트롤 시스템은 제 1 노드 및 제 2 노드에서 감지된 신호들의 위상차를 측정하는, 상기 직렬 상호연결 시스템의 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드에 전기적으로 연결된 위상 검출기;
복수의 전환 가능하게 컨트롤된 신호 소스들 - 각각의 전환 가능하게 컨트롤된 신호 소스는 상기 복수의 교정 노드들 중 상이하게 대응하는 하나에 연결됨 - ; 및
컨트롤러 시스템을 포함하고, 상기 컨트롤러 시스템은: 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해, 측정 절차를 수행하는 기능 - 상기 측정 절차는, 상기 교정 노드에 대해 상기 전환 가능하게 컨트롤된 신호 소스로 하여금 대응하는 기준 신호를 상기 교정 노드에 주입하게 하는 것; 및 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드에 주입되는 동안, 상기 위상 검출기로 하여금 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 상기 위상차를 측정하게 하는 것을 포함함 - ; 상기 복수의 교정 노드들에 대해 상기 측정된 위상차들로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 교정들을 계산하는 기능; 및 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 위상 교정들을 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 적용하는 기능들을 수행하도록 프로그래밍된다.
다른 실시 예는 다음 특징들 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 장치는 상기 직렬 상호연결 시스템의 제 1 노드 및 제 2 노드에 전기적으로 연결되어 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 감지된 신호들의 크기 비를 측정하는 크기 검출기 - 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해, 상기 노드에 대해 측정 절차는, 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드에 주입되는 동안, 상기 크기 검출기로 하여금 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 상기 크기 비를 측정하게 하는 기능을 더 포함함 - ; 및 상기 컨트롤러 시스템을 더 포함하고, 상기 컨트롤러 시스템은, 상기 복수의 교정 노드들의 상기 측정된 크기 비로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 크기 교정들을 계산하는 기능; 및 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 크기 교정들을 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 적용하는 기능들을 수행하도록 더 프로그래밍된다.
또 다른 실시 예는 다음 특징들 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 장치는 상기 제 1 노드에 연결된 전환 가능하게 컨트롤된 제 1 신호 소스를 더 포함하되, 상기 컨트롤러 시스템은: 상기 전환 가능하게 컨트롤된 제 1 신호 소스로 하여금 제 1 기준 신호를 상기 제 1 노드로 주입하게 하는 기능; 상기 제 1 기준 신호가 상기 제 1 노드로 주입되는 동안, 상기 위상 및 크기 검출기들로 하여금 상기 주입된 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호의 상기 위상차 및 크기 비를 측정하게 하는 기능들을 수행하도록 더 프로그램밍되고, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 및 크기 교정들을 계산하는 기능은 또한 상기 입력 노드를 위한 상기 측정된 위상차 및 크기 비를 사용한다.
또 다른 실시 예는 다음 특징 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 직렬 상호연결 시스템은 상기 제 1 노드, 상기 복수의 연결 노드들, 및 상기 제 2 노드를 직렬로 상호연결하는 제 1 직렬 상호연결을 포함하고, 상기 복수의 교정 노드들은 상기 복수의 교정 노드들과 동일하다. 또한, 상기 직렬 상호연결 시스템은 상기 제 1 노드, 상기 복수의 교정 노드들, 및 상기 제 2 노드를 직렬로 상호연결하는 제 1 직렬 상호연결과, 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 상호연결하는 제 2 직렬 상호연결을 포함하고, 상기 제 1 직렬 상호연결과 상기 제 2 직렬 상호연결은 구분된다. 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 1 직렬 상호연결의 부분과 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 2 직렬 상호연결의 부분은 전기적으로 매칭된다. 상기 직렬 상호연결 시스템은 제 2 노드 및 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 제 1 직렬 상호연결과, 상기 제 2 노드 및 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 제 2 직렬 상호연결과, 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 제 3 직렬 상호연결을 포함한다. 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 1 직렬 상호연결의 부분과, 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 2 직렬 상호연결의 부분과, 및 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 3 직렬 상호연결의 부분들은 전기적으로 매칭된다. 상기 컨트롤러 시스템은 상기 복수의 교정 노드에 대해 상기 전환 가능하게 제어된 신호 소스로 하여금 대응하는 기준 신호들을 한번에 하나씩만 상기 복수의 교정 노드에 주입하게 하도록 더 프로그래밍된다. 상기 복수의 교정 노드들에 대해 대응하는 기준 신호들은 동일한 주파수를 갖는다.
일반적으로, 다른 측면에서, 본 발명의 적어도 하나는 입력 노드, 제 1 노드, 제 2 노드, 직렬 상호연결 시스템에 의해 직렬로 전기적으로 연결된 다수의 교정 노드들, 및 상기 복수의 직렬로 연결된 교정 노드들에 대응하는 다수의 연결 노드들 - 상기 복수의 연결 노드들은 또한 상기 직렬 상호연결 시스템에 의해 전기적으로 연결됨 - ;을 가진 상기 직렬 상호연결 시스템; 제 1 노드 및 제 2 노드에서 감지된 신호들의 위상차를 측정하기 위한 상기 직렬 상호연결 시스템의 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에 전기적으로 연결된 위상 검출기; 상기 복수의 연결 노드들 중 각각의 연결 노드를 상기 다수의 교정 노드들 중 대응하는 상이한 교정 노드에 전환 가능하게 전기적으로 연결하는 다수의 스위치들; 컨트롤러 시스템을 포함하고, 상기 컨트롤러 시스템은: 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해, 측정 절차를 수행하는 기능 - 상기 측정 절차는, 상기 교정 노드에 대해 상기 스위치로 하여금 상기 대응하는 연결 노드로부터의 대응하는 기준 신호를 상기 교정 노드로 주입하게 하는 것; 및 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드로 주입되도록 하는 동안, 상기 위상 검출기로 하여금 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 상기 위상차를 측정하는 것을 포함함 - ; 상기 다수의 교정 노드들에 대한 상기 측정된 위상차들로부터, 상기 다수의 교정 노드들의 각각에 대한 위상 교정을 계산하는 기능; 및 상기 다수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 위상 정정들을 상기 다수의 대응하는 연결 노드들에 적용하는 기능을 수행하도록 프로그래밍된, 장치를 포함하는 것을 특징으로한다.
다른 실시 예는 다음 특징들 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 감지된 신호들의 크기 비를 측정하기 위한 상기 직렬 상호연결 시스템의 제 1 노드 및 제 2 노드에 전기적으로 연결된 크기 검출기 - 상기 다수의 교정 노드들의 각각에 대해, 상기 노드를 위한 상기 측정 절차는, 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드에 주입되는 동안, 상기 크기 검출기로 하여금 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 상기 크기 비를 측정하도록 하는 것을 더 포함함 - 을 더 포함하되, 상기 컨트롤러 시스템은: 상기 다수의 교정 노드들에 대해 측정된 크기 비들로부터, 상기 다수의 교정 노드들의 각각에 대한 크기 교정들을 계산하는 기능; 및 상기 다수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 크기 교정들을 상기 대응하는 다수의 연결 노드들에 적용하는 기능을 수행하도록 더 프로그래밍되는 장치를 더 포함한다. 상기 직렬 상호연결 시스템은 또한 입력 노드를 포함하고, 상기 장치는, 상기 입력 노드에 전기적으로 연결된 신호 소스를 포함한다. 상기 장치는 상기 입력 노드를 상기 제 1 노드에 전환 가능하게 전기적으로 연결하기 위한 제 1 스위치를 더 포함하되, 상기 컨트롤러 시스템은: 상기 제 1 스위치로 하여금 신호를 상기 입력 노드로부터 상기 제 1 노드로 주입하도록 하는 기능; 상기 신호가 상기 입력 노드로부터 상기 제 1 노드로 주입되는 동안, 상기 위상 및 크기 검출기들이 상기 입력 노드로부터의 상기 제 1 노드로 주입된 상기 신호와 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호간의 상기 위상차 및 크기 비를 측정하도록 하는 기능을 수행하도록 더 프로그래밍되고, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 및 크기 교정들을 계산하는 기능은 또한 상기 입력 노드에 대해 상기 측정된 위상차 및 크기 비를 사용한다.
본 발명의 하나 이상의 실시 예의 세부 사항은 첨부 된 도면 및 이하의 설명에서 설명된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 상세한 설명 및 도면, 청구 범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 직렬 분배 네트워크의 위상 및 크기 교정을 위한 제 1 방법의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 2는 가능한 PD/MR 검출기 및 컨트롤러(Controller, CTR)의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 3은 직렬 분산 네트워크의 위상 및 크기 교정을 위한 제 2 방법의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 4는 직렬 분산 네트워크의 위상 및 크기 교정을 위한 제 3 방법의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 5는 직렬 분산 네트워크의 위상 및 크기 교정을 위한 제 4 방법의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 6은 본 명세서에 기술된 직렬 상호연결을 교정하기 위한 알고리즘의 흐름도이다.
도 7은 본 명세서에 기술된 교정 기술이 사용될 수 있는 아날로그 위상 배열의 블록도이다.
도 8은 위상 배열 교정을 위한 직렬 상호연결을 교정하기 위한 접근을 도시한다.
직렬 상호연결을 교정하기 위한 제 1 방법
제 1 위상/크기 교정 방법은 도 1에 도시된 시스템의 도움으로 설명 될 것이나, 이 방법의 원리는 도 1에 도시된 구체적인 실시 예보다 더 일반적이라는 것을 이해되어야 한다. 직렬 상호연결(1a)은 중간 지점 A 및 B와 두 종단점 X 및 Y를 연결한다. 시스템에 입력 신호를 제공하는 입력 신호 생성기(2)는 스위치(3)를 통해 종단점 X에서 직렬 상호연결(1a)에 연결된다. 스위치(3)가 켜지면 입력 신호 생성기(2)는 직렬 상호연결(1a)를 통해 X, A, B 및 Y 지점들을 포함하는 이 직렬 링크의 여러 지점으로 신호를 보낼 수 있다.
입력 신호 생성기(2)에 의해 X 지점에서 인가된 신호는 X 지점에서의 신호의 위상과 비교되는 위상차
Figure pct00001
및 X 지점에서의 신호의 크기에 대해 비가
Figure pct00002
인 크기를 갖는 A 지점에 도달한다. Y 종단점을 향해 더 멀리 진행함에 따라, 이 신호는 A 지점의 위상과 비교된 위상차
Figure pct00003
및 A 지점의 크기에 대해 비가
Figure pct00004
인 크기로 B 지점에 도달한다. 결국, 이 신호는, A 지점에서 신호의 위상과 비교된 위상차
Figure pct00005
및 A 지점에서 신호의 크기에 대해 비가
Figure pct00006
인 크기로 종단점 Y에 도달한다. 이 교정 방법의 첫 번째 목적은 직렬 상호연결(1a)의 전송 특성이 직렬 상호연결(1a)의 전체 또는 일부에 대해 예측 가능하다고 가정하지 않고
Figure pct00007
,
Figure pct00008
,
Figure pct00009
,
Figure pct00010
,
Figure pct00011
및
Figure pct00012
양을 결정하는 것이다. 또한, X, A, B 및 Y 지점들에 연결된 어느 신호 소스들 또는 회로들도 글로벌 위상 및 크기 참조에 접속할 수 없으므로, 각 노드에서 신호들의 위상들 및 크기들이 다른 노드의 위상 및 크기와 어떻게 연관되어 있는지를 결정하는 수단들이 없다고 가정한다. 이러한 조건들은 직렬 연결이 사용되는 많은 실용적인 애플리케이션들에서 발생한다.
제 1 위상/크기 교정 방법에 대해 추가적인 가정은 도 1의 시스템에서 동작 주파수가 모든 노드에서 알려져 있다는 것이다. 이것은 동작 주파수가 시스템의 초기화 동안(위상/크기 교정 프로세스를 시작하기 이전) X 지점에서 A, B 및 Y를 포함한 다른 모든 지점들로 직렬 상호연결(1a)을 통해 통신될 수 있기 때문에 근본적이거나 어려운 제한이 아니다. 이렇게 하는 한 가지 방법은, 시스템 초기화 중에 입력 신호 생성기(2)의 주파수로 조정할 수 있는, A, B 및 Y 지점(도 1에서 미도시)에서 조정 가능한 주파수 참조를 추가하는 것이다. 이러한 방식으로 연결 지점 A, B 및 Y는 연결 지점 X에서 작동 주파수에 대해 지식(knowledge)을 얻고 유지한다. 전술한 바와 같이, 동작 주파수에 대해 지식을 X 지점에서 A, B 및 X로 전달하는 것은 간단하지만, 직렬 상호연결(1a)을 통해 발생하는 위상 및 크기 변화는 이 어플리케이션에 기술된 방법들을 적용하기 전에 알려지지 않은 채로 남아 있음이 강조된다.
도 1의 시스템에서 두 중간 지점(A와 B)만 사용하는 것은 제 1 교정 방법뿐만 아니라 나중에 소개 될 다른 교정 방법들을 설명하기에 충분하다. 그러나 본 명세서에 기술된 제 1 및 다른 교정 방법들은, 임의의 특정 애플리케이션에 적합하도록 필요한 만큼 중간 지점을 추가하더라도 유효하다. 이는, 상기 방법들이 기술된 이후 보다 명백해 질 것이다.
직렬 상호연결(1a)은 양단에서 적절하게 종단된 단순한 전송 라인 또는 임의의 다른 수동 또는 능동 직렬 연결성일 수 있다. 직렬 상호연결(1a)에 대해 하나의 요건은 종단점 또는 임의의 중간 지점에서 반사 없이 양방향으로 신호를 전파하는 것이다. 또 다른 요구 사항은 중간 지점에서 주입된 신호를 알려진 상대 위상 및 크기 (예를 들어, 동일한 위상 및 동일한 크기, 또는 알려진 위상차 및 알려진 크기 비)로 반대 방향으로 시작하는 구성 요소로 분할하는 것이다. 즉, 중간 지점에서 직렬 상호연결(1a)에 주입된 임의의 신호는, 종단점들을 향해 반대 방향으로 이동하는, 예측 가능하게 구성 요소로 분할되는 것으로 가정되고, 이러한 구성 요소는 다른 중간 지점들을 통과할 때 반사들을 생성하지 않고 적절한 종단들에 의해 종단점에서 완전히 흡수된다. 신호가 종단점들 중 하나에 주입된다면, 다른 종단점 방향으로 이동하는 단일 구성 요소만을 생성할 것이다.
도 1의 시스템은 직렬 상호연결(1a)의 2 개의 종단점에 결합되고 종단점에서의 신호들 사이의 위상차 및 크기 비를 검출 할 수 있는 서브 시스템(4)을 더 포함한다. 이러한 이유로, 서브 시스템(4)은 위상차/크기 비 검출기 또는 PD/MR 검출기(phase-difference/magnitude-ratio detector 또는 PD/MR detector)(4)로 불려진다. PD/MR 검출기(4)는 직렬 상호연결(1a)의 종단점들로부터 검출한 위상차 및 크기 비 값을 컨트롤러(10)에 전달한다. 컨트롤러(10)는 독립적으로 (예를 들어, 분리된 디지털 주소들을 사용하여) 스위치(3) 및 (전환 가능하게 제어되는) 신호 소스 (100, 101 및 102)를 턴 온(turn on) 및 턴 오프(turn off) 하기 위한 제어 버스(11)를 갖는다. 이러한 신호 소스들(100, 101 및 102)은 각각 연결 지점 X, A 및 B에서 직렬 상호연결(1a)에 결합되고, 입력 신호 생성기(2)의 신호와 동일한 동작 주파수를 가지지만 상호간의 관계가 거의 없이 임의적인 위상들 및 크기들을 갖는 것으로 가정된다. 이들 소스를 직렬 상호연결(1a)에 연결하는 것은 직렬 연결, 용량성 결합기, 유도성 결합기, 또는 임의의 다른 비-지향성 신호 결합 방법에 의해 행해질 수 있다.
또한, 컨트롤 버스(11)를 통해, 컨트롤러(10)는 교정 회로(5)의 상태를 독립적으로 설정할 수 있다. 각각의 교정 회로(5)는 연결 지점 A 또는 B에서 직렬 상호연결(1a)에 각각 결합되고, 이 노드로부터 신호를 수신한다. 교정 회로(5)는 위상을 시프트시키고 수신된 신호의 크기를 스케일링하고 결과적인 신호를 노드(A1 또는 B1)에서 각각 출력한다. 교정 회로(5)의 상태는 교정 회로(5)에 의해 행해진 위상 시프트(shift) 및 크기 스케일링의 양을 정의한다. 전형적인 교정 회로(5)는 프로그램 가능한 위상 시프팅(phase shifting) 또는 위상 회전 회로(phase rotator circuit)를 가진 가변 게인 증폭기(VGA, Variable Gain Amplifier)의 직렬 조합(serial combination)이다.
일반적으로, PD/MR 검출기(4) 및 컨트롤러(10)는 아날로그, 디지털, 혼합 신호 회로 및 가능하면 소프트웨어를 사용하여 다양한 방식으로 구현 될 수 있다. 선호되는 구현 예는, PD/MR 검출기(4)가 두 개의 아날로그-디지털 컨버터들(analog-to-digital converters, ADC)(41) 및 디지털 프로세서(digital processor, DP)(41)를 가지고, 컨트롤러(controller, CTR)가 디지털 컨트롤러(digital controller, DCTR)(12)인, 도 2에 도시되어 있다. 디지털 프로세서(DP)(42)와 디지털 컨트롤러(DCTR)(12)는 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP)(20)상에 실행되는 소프트웨어에서 구현된다.
2 개의 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(41)는 도 1의 직렬 상호연결(1a)의 종단점 X 및 Y 으로부터 수신되는, 2 개의 입력 신호(13)를 디지털화한다. 신호(13)들의 직접 디지털화가 비실용적인 경우 (예를 들어, 사용된 아날로그-디지털 컨버터에 대해 너무 높은 신호 주파수), 하향 컨버터 (예를 들어, 믹서)는 디지털화 전에 추가된다 (도 2에 도시되지 않고 아날로그-디지털 컨버터 블록 (41)에 포함된다고 가정 됨). 디지털 프로세서(42)는 2 개의 디지털화된 신호로부터 위상 및 크기 값을 추출하고 (예를 들어, 푸리에(Fouier) 변환 또는 유사한 기술에 의해), 비율 계산을 위해 위상 감산 및 크기 나누기를 수행한다. 디지털 컨트롤러(12)는 직렬 상호연결(1a)의 위상 및 크기 변화를 검출하고 보상하기 위해 필요한 연속적인 제어 단계 및 계산을 수행한다. 이러한 제어 단계 및 계산은 다음에 설명되며, 도 2 에 도시된 예시적인 구현뿐만 아니라, PD / MR 검출기(4) 및 컨트롤러(10)의 임의의 다른 구현에 대해 원칙적으로 유효하다.
도 1의 직렬 상호연결(1a)에서 위상 / 크기 변화의 검출은 다음과 같이 행해진다. 컨트롤러(10)는 먼저 도 1의 스위치(3)를 턴 오프(turn off)시켜, 입력 신호가 직렬 상호연결(1a)에 결합되는 것을 차단한다. 이후, 컨트롤러(10)는 신호 소스들(101 및 102)이 꺼진 동안 신호 소스(100)를 턴 온시킨다. PD/MR 검출기(4)는 전체적인 위상차
Figure pct00013
및 전체적인 크기 비
Figure pct00014
를 검출하고, 이것들을 저장하는, 컨트롤러(10)으로 이러한 값들을 전달한다. PD0와 MR0에 대해 위의 방정식은 위상이 가산되고 게인 (크기 비)이 직렬 링크에 곱해진다는 사실로부터 간단히 따른다. 또한, 값들 PD0 및 MR0은 신호 소스(100)에 의해 생성된 신호의 절대 위상 및 크기 값과 독립적이라는 것을 주목 해야 한다.
이후, 컨트롤러(10)는 신호 소스(100)를 턴 오프(turns off)하고 신호 소스(101)을 턴 온(turns on) 한다. 이 때, 소스(101)의 신호가 직렬 상호연결(1a)을 통해 반대 방향으로 이동하는 소자들로 균등하게 분할된다고 가정하면, PD/MR 검출기(4)는 위상차
Figure pct00015
및 크기 비
Figure pct00016
를 검출한다. 이러한 수학식은 소스(101)로부터 신호의 전파 조건을 따른다. 다시 한번, PD/MR 검출기(4)는 값 PD1 및 MR1을, 이들을 저장하는, 컨트롤러(10)에 전달한다. 이전과 마찬가지로, 이 값들은 신호 소스(101)에 의해 생성된 신호의 절대 위상 및 크기 값과 독립적이다. 현재 가능한 정보를 기반으로, 컨트롤러(10)는 4개의 알려지지 않은 미지수들(
Figure pct00017
및
Figure pct00018
위상차를 위한 2개의 수학식들 및
Figure pct00019
및
Figure pct00020
크기 비를 위한 2개의 방정식)을 갖는 4개의 수학식의 간단한 시스템의 해답으로서
Figure pct00021
,
Figure pct00022
,
Figure pct00023
,
Figure pct00024
양들을 계산한다. 이 해답은
Figure pct00025
,
Figure pct00026
,
Figure pct00027
SQRT(MR0*MR1) 및 이고,
Figure pct00028
SQRT(MR0/MR1)이며, SQRT(x)는 제곱 근 함수이다.
동일한 프로세스는 지점 B에서 지속된다. 컨트롤러(10)는 신호 소스(101)을 끄고 신호 소스(102)를 켠다. 소스(102)의 신호가 직렬 상호연결(1a)을 통해 반대 방향으로 이동하는 구성 요소들로 균등하게 분할된다고 가정하면, PD/MR 검출기(4)는 위상차
Figure pct00029
와,
Figure pct00030
크기 비를 검출한다. PD2 및 MR2 양들은 신호 소스(102)에 의해 생성된 신호의 절대 위상 및 크기 값과 독립적이다. PD/MR 검출기(4)는, 이들 값을 저장하는, 컨트롤러(10)에 이들 값을 전달한다. PD2 및 MR2 값은 다음과 같이 PD1 및 MR1로 나타낼 수 있다:
Figure pct00031
이므로
Figure pct00032
이고,
Figure pct00033
이므로
Figure pct00034
이다. 컨트롤러(10)는 값을
Figure pct00035
및
Figure pct00036
를 계산하고 위의 간단한 방정식을 풀어서 계산한다. 그 결과:
Figure pct00037
이고
Figure pct00038
SQRT(MR2/MR1) 이다. 이러한 결과는 지점 A에서 지점 B까지의 위상 및 크기의 상대적인 변화가 지점 X에서 지점 A 로의 위상 및 크기 변화와 독립적이라는 사실과 일치한다. 위상 안테나 배열(도 7 참조)과 같은 일부 애플리케이션들에서, 하나의 안테나 소자로부터 다른 안테나 소자로의 위상 및 크기의 상대적인 변화 (예를 들면, 직렬 상호연결(1a)상의 한 지점에서 다른 것까지)만이 관련된다. 이러한 경우, 신호 소스(100)는 반드시 필수적인 것은 아니며 제거될 수 있다.
컨트롤러(10)가
Figure pct00039
,
Figure pct00040
,
Figure pct00041
,
Figure pct00042
,
Figure pct00043
및
Figure pct00044
값을 상기 전술한 방법에 따라 결정한 이후(보상 될 직렬 상호연결(1a) 상에 더 많은 포인트가 있다면 추가의 유사한 양), 컨트롤러(10)는 직렬 상호연결(1a)을 통한 신호 전달로 인해 지점 A 및 B에서 발생하는 위상 및 크기 변화를 역전시키기 위해 교정 회로(5)의 상태를 설정한다. 원하는 결과는 입력 신호 생성기(2)의 신호가 스위치(3)를 통해 직렬 상호연결(1a)으로 전환될 때, 위상 및 동일한 크기로 지점 A1 및 B1에 도달한다는 것이다. 컨트롤러(10)는,
Figure pct00045
,
Figure pct00046
,
Figure pct00047
,
Figure pct00048
,
Figure pct00049
및
Figure pct00050
값으로부터 직접 계산될 수 있는, 적절한 값들을 가진 교정 회로들(5)의 위상과 크기 시프트들을 설정한다. 예를 들어, 지점 X에 대해 지점 A1의 수학식은 지점 A에 연결된 교정 회로(5)에서
Figure pct00051
위상 시프트 (N은 정수) 및
Figure pct00052
크기 스케일링을 설정하여 수행된다. 이러한 방식으로, 지점 A1 과 X의 위상과 크기는 같게 된다. N*π 위상 시프트의 추가는 실제로 인과 관계 시스템 (위상이 항상 시간에 따라 진행됨)을 갖도록 보장하기 위해 필요하다. 마찬가지로, 지점 A1에 대해 지점 B1의 동일함은 지점 A에 연결된 교정 회로(5)에서의
Figure pct00053
위상 시프트 및
Figure pct00054
크기 스케일링, 및 지점 B에 연결된 교정 회로(5)에서의 제로 위상 시프트 및 단위 크기 스케일링을 설정함으로써 달성된다. 지점 A와 지점 B에서 교정 회로(5)의 다른 상태도 유효 위상/크기 교정을 초래하므로 이 교정 선택은 고유하지 않는다는 것을 유의해야 한다.
제 1 방법의 중요한 특성은 이전에 기술된 것처럼 소스들(100, 101, 및 102)의 동작 주파수를 제외한 임의의 매개변수들, 신호 소스들, 또는 다른 구성 요소들의 일치가 필요하지 않는다는 것이다. 명백히, 상기 동일한 방법은 위상/크기 교정이 필요한 두 개 이상의 지점을 갖는 직렬 상호연결을 위해 사용 될 수 있다. 또한, 입력 신호 생성기(2)가 X와 다른 노드에 연결되는 경우와 같이, 상기 논의된 경우 이외의 경우에도 이 방법을 적용하는 것이 간단하다. 이러한 다른 경우,
Figure pct00055
,
Figure pct00056
,
Figure pct00057
,
Figure pct00058
,
Figure pct00059
,
Figure pct00060
양의 검출 프로세스는 동일하지만 교정 회로(5)에 대해 보상 상태의 계산은 다른 방정식을 기반으로 하고, 이는 각각의 경우의 특정 전파 조건으로부터 기인한다.
직렬 상호연결 교정을 위한 제 2 방법
전술 한 제 1 교정 방법의 한계는 입력 신호 생성기(2)가 직렬 상호연결 (1a)을 구동하는 동안 직렬 상호연결(1a)을 통한 위상 / 크기 변화를 검출 할 수 없다는 것이다. 더욱이, 신호 소스들(100, 101 또는 102) 중 임의의 것을 턴온(turn on) 하는 것은 입력 신호 생성기(2)로부터의 신호들의 전파를 방해 할 것이고, 후자의 신호들은 PD/MR 검출기(4)의 출력에서 오차들을 생성 할 것이다. 명백하게, 이 문제는 위상/크기 변화들을 감지하고 교정된 위상들 및 크기들로 시스템을 동작시키는 데 동일한 직렬 상호연결이 사용된다는 사실의 결과이다. 그러므로, 직렬 상호연결(1a)의 교정을 재확인하거나 반복하는 것이 필요한 경우, 생성기(2)는 스위치(3)를 턴 오프(turning off)하면서 직렬 상호연결(1a)으로부터 반드시 분리되어야 한다. 일부 애플리케이션에서는 허용 가능하지 않다. 예를 들어, 직렬 상호연결(1a)이 라이브 통신 네트워크에서 사용되는 신호를 운반하는 경우, 입력 신호 생성기(2)를 스위치 오프(switching off)하는 것은 통신을 중단시킨다. 그러나, 현장 동작 조건들(field operation conditions)은 위상/크기 교정 프로세스들의 반복을 요구하는 직렬 상호연결(1a)의 전송 특성들을 변경시킬 수 있다. 상기 제 1 방법은 직렬 상호연결의 작동을 중단하지 않고 상기 직렬 상호연결의 교정 가능성을 제공하지 않는다.
후술 될 제 2 교정 방법은 제 1 방법의 상기 단점을 보완한다. 이 제 2 방법은 도 3에 예시된 시스템의 도움으로 설명되지만 이 방법의 원리는 도 3에 설명된 구현보다 더 일반적이다. 단일 직렬 상호연결을 사용하는 대신, 제 2 방법은 2개의 일치된 직렬 상호연결들을 사용한다: 직렬 상호연결(1)과 직렬 상호연결 (1a). 매칭된 상호연결에 의해, 직렬 상호연결(1)상의 섹션 X 내지 W 및 직렬 상호연결(1a)상의 대응하는 섹션 X' 내지 W' 각각에 대해 전파 특성들이 실질적으로 동일하다는 것을 의미한다. 매칭된 직렬 상호연결의 간단한 실용적인 실현은 서로 가깝게(평행 한) 근접 배치된 대칭형 레이아웃을 사용하는 저비용 인쇄 회로 기판(PCB)상의 매칭된 전송 라인에 의해 된다.
도 3과 도 1의 시스템 사이의 가장 큰 차이점은 직렬 상호연결을 감지하는 것과 직렬 상호연결을 작동하는 것 사이의 분리다. 직렬 상호연결(1a)는 제 1 방법에서 PD/MR 검출기(4) 및 소스들(100, 101, 및 102)을 사용하는 동일한 절차를 가진 지점 X', A', B' and Y' 사이의 위상과 크기 변화들을 감지하는데 사용된다. 입력 신호 생성기(2)는, 이 생성기로부터의 신호를 직렬 상호연결(1)의 모든 지점- 지점 X, A, B 및 W를 포함함 - 으로 전달하는, 직렬 상호연결(1)을 구동한다. 직렬 상호연결(1a)상에서 감지 동작이 행해지기 때문에, 직렬 상호연결(1)으로부터 입력 신호 생성기(2)의 연결을 해제하는 스위치들이 필요하지 않다.
직렬 상호연결(1a)에서의 X', A', B' 및 W' 지점들은 신호 전송의 관점에서 X, A, B 및 W 포인트와 동일하게 되도록 선택된다. 이 선택은 상기 두 직렬 상호연결들이 매칭된다고 가정되기 때문에 가능하다. 따라서, 직렬 상호연결(1a)에서 어느 2개 지점들 간의 위상 및 크기 차들은 직렬 상호연결(1)에서 등가의 2개의 지점들 사이의 위상 및 크기 차들과 동일하다. 직렬 상호연결(1a)에서 감지된 위상 및 크기 변화들이 직렬 상호연결(1)을 교정하는데 사용될 수 있다. 실제 교정은 제 1 방법에 따라 사용된 것과 동일한 절차를 사용함으로써 컨트롤러(10)와 교정 회로들(5)을 가지고 수행된다. 명백하게, 도 3의 시스템은 입력 신호 생성기(2)의 신호 흐름을 방해하지 않고 필요한 경우 직렬 상호연결(1)을 자주 교정 할 수 있다. 또한, 입력 신호 생성기(2)의 주파수는, X', A', B' 및 Y' 지점들과 각각 물리적으로 가까운, 모든 지점들 X, A, B 및 Y 지점들에서 자동으로 사용할 수 있다.
직렬 상호연결을 교정하기 위한 제 3 방법
전술 한 제 1 및 제 2 방법 모두에서, 직렬 상호연결상의 지점들 사이의 위상 및 크기 차이의 감지는 각각의 포인트로부터 직렬 상호연결을 통해 양방향으로 신호를 전송함으로써 이루어진다. 앞서 지적한 바와 같이, 어떤 지점에서 신호의 반사가 없거나 감지 오류가 발생하는 것이 필수적이다. 반사는 실제로 예측하기 매우 어려운 방식으로 제 1 방법의 설명에 제공된 방정식을 변경하는 정재파 패턴을 만든다. 유해한 반사가 실제로 발생할 수 있는 가장 중요한 지점들은 도 3의 시스템에서 X, W, X '및 Y' 종단점이다. 이러한 반사는 직렬 상호연결을 종결시키는 불완전한 매칭 네트워크에 의해 유발된다. 이러한 매칭 네트워크들이 직렬 상호연결을 통해 전파하는 신호들의 전체적인 전력을 반드시 흡수 해야 하기 때문에, 작은 매칭 오류조차도 부작용의 반사들(bothersome reflections)을 만들 수 있다. 종단점과 달리, 작은 부조화가 있는 경우에도 반사를 자연스럽게 감소시키는, 낮은 결합 계수로 결합기들이 설계 될 수 있기 때문에, 도 3의 중간 지점 A, B, A' 및 B'는 중요한 반사들을 생성하는 경향이 적다. 제 1 및 제 2 교정 방법의 경우, 우수한 종단 처리를 사용해야 만 종단점 반사 문제가 완화될 수 있다.
이후 기술되는 제 3 교정 방법은 일부 반사가 직렬 상호연결의 종단점에서 발생하도록 허용된 경우에 대해 제 1 및 제 2 교정 방법의 개념을 확장한다. 이 방법이 실제로는 중요한 이유는 근본적으로 종단에 완벽한 매칭을 이루는 직렬 상호연결(사실상 제로 반사)을 구축하는 것이 좋은 직렬 상호연결을 구축하는 것보다 더 어렵고 비용이 많이 들지만 종단에 완벽하지는 않기 때문이다. 이 제 3 방법은 도 4에 도시된 시스템의 도움을 통해 기술될 것이며, 이 방법은 원리는 도 4 에 도시된 것보다 훨씬 일반적일 것이다.
도 4의 시스템은 비-지향성의 결합기보다는 3 개의 매칭된 직렬 상호연결 및 지향성의 결합기를 사용한다. 지향성의 결합기는 특정 방향으로 전파하는 신호들만을 결합하고, 반대 방향으로 전파하는 신호들을 무시한다. 직렬 상호연결(1)은 입력 신호 생성기(2)의 신호를 A 및 B 지점으로 전달한다 (이전과 같이 일반성을 잃지 않고 두 지점 만 고려됨). 교정 회로(5)는 직렬 상호연결(1)상에서 좌에서 우로 전파하는 임의의 신호를 결합하도록 배열된 방향성 결합기를 통해 이들 신호를 수신한다. 방향성 결합기를 사용하는 이점은 좌에서 우로 되돌아 오는 종단점 W 로부터의 임의의 반사들이 결합기(상당히 감쇄된)에 의해 무시되고 교정 회로(5)에 들어 가지 않는다는 것이다. 이는 기본적으로 W 지점에서 완벽한 종료를 갖는 것과 동등한 것이다. W 지점으로부터 반사가 X 종단점에 도달하고 X 지점에서 상기 종료가 완벽하지 않는다면, W 지점으로부터의 반사는 다시 좌에서 우 방향으로 반사된다. 이론적으로, 이 2 차 반사는 교정 회로(5)에 입력되기 때문에 시스템에서 위상 및 크기 오차를 생성한다. 그러나 실제로, 입력 신호 생성기(2)의 신호가 직렬 상호연결(1)을 통해 전방, 후방 및 다시 전방으로 전파할 때까지, 이 긴 경로상의 손실 및 종단점에서의(완벽하지는 않지만 합리적으로 양호한 종료라고 가정함) 전력 흡수는 일반적으로 남은 유해한 반사를 중요하지 않은 수준으로 감소시킨다.
직렬 상호연결(1)에 대해 위상 및 크기 변화의 감지는 제 1 및 제 2 방법과 마찬가지로 행해지지만, 2 개의 매칭된 직렬 상호연결(직렬 상호연결 (1b) 및 직렬 상호연결 (1c)) 및 방향성 결합기를 사용함으로써 이루어진다. 직렬 상호연결(1b)은 지점 X '와 W'사이의 구간에서 좌측에서 우측으로만 신호들을 전달하고, 직렬 상호연결(1c)는 지점 X''와 W"사이의 구간에서 우측에서 좌측으로만 신호를 전달한다. 직렬 상호연결들(1, 1b, 1c)들은 A 내지 W, A` 내지 W` 및 A`` 내지 W`` 구간상에서 매칭되기 때문에, X, A, B 및 W 지점들의 집합은 X`, A`, B` 및 W` 지점들의 집합들과 등가이고 또한, X``, A``, B`` 및 W`` 지점들의 집합과 등가이다.
이 실시 예에서, X', A', B' 연결 지점들과 X'', A", B" 연결 지점들은 노드들을 나타내도록 함께 전기적으로 연결되므로, X' 및 X " 연결 지점들은 하나의 노드를 나타내고, A'와 A'' 지점들은 다른 노드를 나타내고, B' 와 B'' 지점들은 또 다른 노드를 나타낸다. 신호 소스들(100,101, 및 102)은 동일한 신호들을 직렬 상호연결들(1b, 1c)로 주입한다. 섹션 X 내지 W, X '내지 W'및 X "내지 W"가 매칭되므로, 직렬 상호연결 (1b 및 1c)에서 감지된 위상 및 크기 변화가 직렬 상호연결(1)을 교정하는데 사용될 수 있다. 제 1 방법과 제 2 교정 방법과 비교했을 때, 추가적인 이점은, 직렬 상호연결(1, 1b 및 1c)에서의 어떠한 반사도, 과도하지 않고, 실질적인 에러를 생성하지 않는다는 것이다.
직렬 상호연결 교정을 위한 제 4 방법
전술된 제 2 방법 및 제 3 방법에서, 입력 신호 생성기(2)의 신호를 분배하기 위해 사용되는 직렬 상호연결(1)과 다른 직렬 상호연결상의 지점들 사이의 위상 및 크기 차이를 감지한다. 그 결과, 직렬 상호연결들(1a, 1b, 및 1c)상에서 사용되는 상기 교정 신호들은 직렬 상호연결(1)을 통해 분배된 신호들과는 다를 수 있다. 예를 들어, 입력 신호 생성기(2)의 신호가 대역 통과 변조된 신호(예를 들어, 일반적인 통신 신호)인 경우, 직렬 상호연결(1a, 1b 및 1c)상의 교정 신호는 단일적으로 변조되지 않은 톤 일 수 있다. 이 톤의 주파수는 시스템에서 사용되는 모든 주파수들에서 직렬 상호연결의 전송 특성들(위상 및 크기 변화들)이 동일하거나 주파수들의 집합 내의 한 주파수에서 고려된 유효한 값들에서 도출 될 수 있어야 한다. 일반적으로, 이는 톤의 주파수가 대역 통과 변조된 신호의 주파수에 충분히 근접하고 대역 통과 변조된 신호의 대역폭이 한계 내에 있는 경우이다.
일부 경우들에서, 입력 신호 생성기(2)의 신호들은 신호들을 교정하는데 또한 사용될 수 있다. 간단한 예는 입력 신호 생성기(2)가 연속적인 웨이브 신호 (continuous wave: CW)를 생성할 때 로컬 오실레이터((Local oscillator) LO) 분배이다. 그러한 경우, 제 3 방법은 제 4 방법을 얻기 위해 도 5에 도시된 바와 같이 변형될 수 있다. 보다 구체적으로, 직렬 상호연결(1 및 1b)은, 입력 신호 생성기(2)의 신호를 운반하는 동시에 제 3 방법(도 4 참조)에서 직렬 상호연결(1b)의 교정 기능을 수행하는, 직렬 상호연결(1d)으로 대체된다.
스위치들(600, 601, 602) 및 신호 주입 회로들(700, 701, 701)은 교정을 위해 입력 신호 생성기(2)로부터의 신호를 사용하는 능력을 제공하기 위해 추가된다. 스위치들(600,601,602)들은 컨트롤러(10)에 의해 제어된다. 신호 주입 회로 (700, 701 및 701)는 각각 스위치(600, 601 및 602)가 온일 때 직렬 상호연결(1c)상의 대응하는 지점으로부터 신호를 수신하여 직렬 상호연결(1d)에 주입한다. X'', A'', 및 B'' 지점들에서 주입된 신호의 위상 및 크기는, 알려진 관계(예: 이들이 직렬 상호연결의 매칭된 부분이라면)에 있는, X, A 및 B 지점들에서 신호의 위상 및 크기와 각각 관련되어야 한다. 예를 들어, X``, A``, 및 B`` 지점들에서 주입된 신호들은 X, A, 및 B 지점들에서 직렬 상호연결(1)상의 신호들과 동일한 위상들과 크기들을 가질 수 있을 것이다. X '', A ''및 B '' 지점들에서의 유해한 반사를 최소화 하기 위한 더 나은 선택은 감소된 크기의 신호를 주입하는 것이다.
도 5에 도시된 제 4 교정 방법의 동작은, 컨트롤러(10)가 신호 소스들(100, 101 및 102) (도 1, 도 2 및 도 4 참조)을 온 / 오프 하는 대신에, 다른 방법들과 동일한 방식에 따라 스위치들(600, 601 및 602)를 온 / 오프하는, 차이점이 있는 전술한 다른 교정 방법의 동작을 모방(mimic)한다. X``, A`` 및 B`` 지점들에 주입된 신호들이 각각 X, A, 및 B 지점들의 신호들과 동일하다면, 제 1 방법에 의해 사용된 다양한 전송 파라미터들(위상 및 크기 비)사이의 관계들을 기술하는 수학식은 제 4 방법에 대해서도 유효하다. 그러나, X``, A``, 및 B`` 지점들에서 주입된 신호들이 X, A, 및 B 각각의 지점들에서 신호들과의 관계가 다를 경우, 다양한 전송 파라미터들 사이의 관계들을 설명하는 등식 또한 따라서 변경될 것이다. 어쨌든 방정식은 간단한 기본 대수학으로 풀 수 있다.
일반화
직렬 상호연결의 위상 및 크기 교정들에 대해 상기 기술된 네 가지 방법들을 시작하여 다른 가능성들을 도출할 수 있다. 예를 들어, 제 1 방법은 제 2 직렬 매칭 상호연결이 도입되는 경우 방향성 결합기에 적용될 수 있다. 이는 스위치들(600, 601 및 602) 및 신호 주입 회로들(700, 701, 701)을 사용하는 대신, 2 개의 직렬 상호연결들에 동일한 신호들을 주입하는 신호 소스들(100, 101 및 102)을 갖는 도 5의 제 4 방법의 직렬 상호연결들(1c 및 1d)을 사용하는 것과 등가이다. 제 1 방법의 동일한 경우와 같이, 이 변경들은 입력 신호 생성기(2)의 신호들을 동시에 교정하고 분배를 할 수 없다.
이미 논의된 네 가지 방법이 CW 신호보다 더 복잡한 신호에 사용될 수 있다고 언급했다. 예를 들어, 제 4 방법은 변조된 대역 통과 신호와 함께 적용될 수 있다. 이러한 경우, 그러나, PD/MR 검출기는 CW 신호들이 사용될 때 적용되는 것과 다른, 적절한 신호 처리 기술들을 수행해야 한다. 예들 들어, 이러한 신호 처리 기술들은 두 신호들 사이의 위상 및 크기 차이들을 추출하기 위한 상호관계 계산에 기초할 수 있다. 유사하게, 다른 기술들은 또한 교정 프로세스에서 노이즈를 감소시키고 따라서 교정의 정밀도를 증가시키기 위해 신호 소스들(100, 101 및 102)에 의해 제공되는 적절하게 변조된 교정 신호들을 사용할 수 있다.
프로그래밍된 컨트롤러
예시적인 실시 예를 도시하는 도 6을 참조하면, 컨트롤러(또는 프로세서 시스템)는 직렬 상호연결 시스템을 교정하기 위해 도시된 동작을 수행하도록 프로그래밍된다.
먼저 컨트롤러는 스위치가 신소 소스(source)를 시스템에서 분리하도록 한다(필요한 경우). 신호 소스가 분리된 상태에서, 컨트롤러는 기준 신호를 직렬 상호연결 시스템의 종단부에서 제 1 노드로 주입되게 한다(1000). 일부 실시 예에서, 이 노드는 신호 소스가 연결된 노드와 동일하다. 기준 신호가 제 1 노드에 주입되는 동안, 컨트롤러는 검출기로 하여금 주입된 기준 신호와 직렬 상호연결 시스템의 제 2 종단 노드에 나타나는 신호의 위상차와 크기 비를 측정하게 한다(1010). 상기 컨트롤러는 이러한 측정을 메모리에 기록하여 교정 프로세스가 끝날 때 사용한다.
이러한 초기 측정을 한 후에, 상기 컨트롤러는 직렬 상호연결시스템을 따라 각 노드에 대해 다음 작업을 수행한다. 신호 소스가 분리된 상태에서, 상기 컨트롤러는 노드를 선택하고(1020), 기준 신호가 선택된 노드에만 주입되게 한다(1030). 즉, 선택된 노드를 제외한 임의의 노드에 기준 신호가 주입되지 않는다. 상기 기준 신호가 선택된 노드에 주입되는 동안, 상기 컨트롤러는 검출기로 하여금 제 1 노드에서 나타나는 신호와 직렬 상호연결 시스템의 제 2 종단 노드에서 나타나는 신호의 위상차 및 크기 비를 측정하게 한다(1040). 상기 컨트롤러는 이러한 측정을 메모리에 기록하여 교정 프로세스가 끝날 때 사용한다.
이 절차는 모든 노드들에 대해 측정이 이루어지고 기록 될 때까지 시스템의 각 노드에 대해 반복된다(1050).
모든 노드들에 대해 절차가 완료되면, 상기 컨트롤러는 제 1 노드와 직렬로 연결된 복수의 노드에 대해 측정된 위상차 및 크기 비를 사용하고, 직렬 연결된 복수의 노드들 각각에 대해 위상 및 크기 교정을 계산한다. 이 계산은 이전에 기술된 바와 같이 이루어진다(1060).
상기 컨트롤러가 모든 직렬로 연결된 노드들에 대해 위상과 크기 교정들을 계산된 이후에, 상기 컨트롤러는, 예컨대, 위상 회전기와 게인(gain) 증폭기를 적절하게 그리고 계산된 교정 값에 따라 조절함으로써, 직렬로 연결된 노드에 적용한다(1070).
상기 컨트롤러가 이러한 연산들의 세트를 완료한 이후에, 상기 직렬 상호연결은 교정된다. 환경 조건들이 변하거나 단순하게 시간의 경과의 결과에 따라, 상기 상호연결이 교정으로부터 벗어날 것이고 절차는 반복될 필요가 있을 것이다. 상기 컨트롤러는 일부 미리 결정된 지연에서 주기적으로 또는 형태 교정(예를 들어, 온도 및/또는 습도 변화들)으로부터 벗어나게 될 수 있는 변화를 검출 할 때 다음 교정 프로세스를 촉진 할 수 있다(1080).
위상 배열 안테나 시스템 설계에 적용
일관되고, 위상-동기화되고 그리고 동일한 크기 신호들을 분배하는 전술된 접근법들은 아날로그 및 디지털 위상 배열 안테나 시스템을 설계하는 것에 대해 특정 애플리케이션을 가진다. 이러한 개념들을 적용 할 수 있는 능동(active) 아날로그 위상 배열의 예가 도 7에 도시되어 있다. 이 아키텍처는 미국 특허 8,611,959호에 기술된 아키텍처와 유사하며, 이들 모두는 본 명세서에 참고로 포함된다.
상기 능동 안테나 배열은, 선형, 평면형 또는 표면에 대해 등각성일 수 있는, 그리드(grid) 상에 배치된 복수의 안테나 소자들(150)을 포함한다. 이는 상기 안테나 소자들의 물리적 분리는 배열의 작동 주파수와 연관되고 매우 종종 상기 신호들이 전송되거나 수신된 평균 파장길이의 절반과 같다. 이는 배열이 낮은 사이드 로브들(side lobes)로 좁은 빔들을 생성하는 데 필요하다. 전형적인 배열들은 복수의 많은 소자들을 가지기 때문에, 근본적으로 큰 전기적 시스템이다. 즉, 상기 배열 시스템의 크기는 사용된 무선 주파수(Radio Frequency: RF) 파장에 비해 크기가 크다.
상기 능동 안테나 배열은 또한 복수의 능동 Tx/Rx 모듈들(234)을 포함한다. 각각의 Tx/Rx 모듈(234)은 송신을 위한 안테나 소자들(150)의 대응하는 하나를 구동하고 수신을 위해 대응하는 안테나 소자(150)로부터 신호를 수신한다. 그 목적으로, 각각의 Tx/Rx 모듈(234)은 증폭기, 필터, 조정 가능한 위상 쉬프터(30), 조절 가능한 게인 스테이지들(gain stages)(40) 및 믹서들(mixers)(70)을 포함한다. 분배/어그리게이션 네트워크(50)는 Tx/Rx 모듈들(234)에 IF 신호들을 분배하고 Tx/Rx 모듈들(234)로부터 수신된 IF 신호를 어그리게이션한다. 또 다른 분배 네트워크인, 즉, LO 분배 네트워크(60)는, LO 신호를 LO 신호 소스(80)에서 상기 Tx/Rx 모듈들(234)로 분배한다. 각 Tx/Rx 모듈(234)의 믹서(mixer)(7)는 분배된 LO 신호를 사용하여 아날로그 송신 IF 신호를 RF로 상향 변환하고, 분배된 LO 신호를 사용하여 수신된 RF 신호를 IF로 하향 변환한다. 상기 기술된 실시 예에서 위상 쉬프터(30)(또한 위상 회전기들로서 언급됨)는 상기 LO 신호 경로에 위치된다. 정현파 신호의 위상을 시프팅하는 것이 변조된 신호의 위상을 시프팅하는 것보다 훨씬 쉽기 때문에, 이러한 구성 요소의 훨씬 쉽운 설계를 가능하게 한다.
예시의 간략함을 위해, 분배/결합 네트워크(50)는 단일 네트워크로서 도시된다. 기술된 실시 예에서는 실제로 두 개의 분리된 네트워크들, 하나는 즉 Tx / Rx 모듈들(234)에 IF 신호를 분배하기 위한 것이고, 하나는 Tx/Rx 모듈들(234)로부터 수신된 IF 신호들을 집합시키기 위한 것이다. 또한, 도시의 간략함을 위해, Tx / Rx 모듈들 (234) 내부에 있는 상기 송수신 경로들은 단일 경로에 도시된다. 분리된 경로들이 있는 기술된 실시 예에서, 분리된 경로들은 IF 신호를 RF로 상향 변환하고 그 RF 신호를 대응하는 안테나 소자(150)에 전달하는 하나의 경로이고 수신된 RF를 안테나 소자(150)로부터 IF로 하향 변환하고 그 수신된 IF 신호를 분배 / 결합 네트워크 (50)의 집합 네트워크 부분에 전달하기 위한 다른 경로이다.
상기 배열 시스템은 또한 송신 측면 및 수신 측면을 갖는 베이스밴드(baseband) 프로세서(200)와 IF 스테이지(90)를 포함한다. 송신하는 동안, 베이스밴드(baseband) 프로세서(200)는, 디지털-아날로그 컨버터들 및 필터들을 사용하여 이 신호를 아날로그 IF 신호로 변환하는, IF 스테이지(90)의 송신 측에 디지털 신호를 송신하고, IF 신호를 모든 Tx/Rx 모듈(234)에 차례로 분배하는, 분배/결합 네트워크(50)의 Tx 측의 입력에 상기 아날로그 IF 신호를 적용한다. 수신하는 동안, 분배/결합 네트워크(50)의 Rx 측면으로부터 어그리게이션된 수신 IF 신호는, 수신된 IF 신호를 디지털로 변환하며 베이스밴드(baseband) 프로세서(200)으로 전달하는, IF 스테이지(90)의 수신 측면으로 전달된다.
스테이지들(90)을 통과하는 IF 신호들이 베이스밴드 신호들(제로 IF)인 경우, IF 스테이지들(90) 및 믹서들(70)은 즉, 동일 위상(I) 및 직교 위상 (Q) 신호들을 처리하는, 컴플렉스 블록들이다. 본 명세서에서, 비-제로 IF 값들(즉, I/Q 처리 없음)을 가정 하였지만, 본 명세서는 제로 IF 경우들에도 유효하다.
Tx/Rx 모듈들(234) 내의 위상 쉬프터(30)와 게인 스테이지들(gain stages)(40)의 세팅을 개별적 및 독립적으로 설정 및/또는 변경하기 위한 2 개의 제어 블록들, G 컨트롤러 (110) 및 컨트롤러 (120)이 있다. 이는 전형적으로 디지털 제어 버스들 상에서 이루어진다.
베이스밴드(baseband) 프로세서(200)(또는 간략화를 위해 도시되지 않은 일부 다른 디지털 컨트롤러)에서 동작하는 프로그램은 제어 블록 (110 및 120)을 구동시킨다. 모든 안테나 요소들에 대해 위상 및 게인(gain) 값들의 각 세트는 좁은 빔 또는 보다 복잡한 형상과 같은 특정 방사 패턴을 구현하고 전술 한 바와 같이 계산된 교정 정정을 또한 구현한다. 위상과 크기 값들을 적절하게 변형하면서, 상기 배열 방사(송신과 수신 모두)는 이동가능한 타겟을 추적하기 위한, 빔 조향, 빔 스캐닝, 패닝(빔 크기 변경) 등과 같은 향상된 기능들을 구현하도록 형상화된다.
상기 기술된 교정 기술들은 위상 배열 안테나 시스템과 같은 상기 LO 분배 네트워크뿐만 아니라 상기 Tx/Rx 분배 네트워크에도 적용될 수 있다.
위상 배열 안테나 시스템 교정에 대해 애플리케이션
상기 전술된 직렬 상호연결을 교정하기 위한 접근들은 또한 위상 배열 교정에 대해 특정 애플리케이션을 가진다. 본 발명의 예시는 도 8 블록도에 도시되어 있다. 이 블록도의 상기 위상 배열 시스템은 베이스밴드 프로세서(200), 배열 프레임(201), 및 복수의 안테나 소자들(150)에 결합된 Tx/Rx 모듈들(235)을 포함한다. 상기 Tx/Rx 모듈들(235)는 도 7의 블록들(234)와 유사한 표준 무선 주파수(RF) 모듈이다. 상기 배열 프레임(201)은 위상 배열의 특정 실시 예를 위한 모든 필요한 회로들을 포함하는 블록이다. 예를 들어, 도 7의 아날로그 위상 배열의 경우, 상기 배열 프레임(201)은 네트워크(50), 네트워크(60), 상기 LO 신호 소스(80), 상기 IF 스테이지(90) 및 상기 컨트롤 블록들(110 및 120)을 포함한다. 디지털 위상 배열의 경우, 상기 배열 프레임(201)은 복수의 데이터 컨버터들과 필터들, 샘플링 클럭 회로, 디지털 전송 회로 등을 포함한다. 본 명세서에 설명된 애플리케이션은, 아날로그, 디지털, 또한 하이브리드(부분적으로 아날로그 및 부분적으로 디지털)인, 모든 종류의 위상 배열들에 대해서 유효하다.
일반적으로, 임의의 위상 배열의 실제 구현은, 전송 모드에서 상기 베이스밴드 프로세서(200)로부터 상기 안테나 소자들(150)까지의 모든 신호 경로들과 수신 모드에서 상기 안테나 소자들(150)로부터 베이스밴드 프로세서(200)까지의 모든 신호 경로들이 전파 위상 시프트 및 크기 변화의 관점에서 본질적으로 동일하다는 것을 요구한다. 이는 교정 없이는 달성하기 어렵다. 상기 전술된 방법들에 따라 교정된 직렬 상호연결 시스템(202)은 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 이는 도 8에 도시되어 있다. 결합기(21)는 상기 안테나들(150)을 상기 직렬 상호연결 시스템(202)에 결합한다. 상기 후자는 도 1,3,4, 또는 5의 예에 따라 교정을 위한 필요한 모든 회로들을 포함한다. 상기 베이스밴드 프로세서(200)은 상기 직렬 상호연결 시스템(202)를 제어하고 제어/커뮤니케이션 수단들(203)을 통해 통신한다.
위상 배열 송신 서브 시스템의 교정을 위해, 베이스밴드 프로세서(200)는 모든 안테나 소자들에 순차적으로 (즉, 한번에 하나의 안테나) 위상 배열을 통해 교정 신호들을 송신하고 직렬 상호연결 시스템(202)으로부터 각각의 신호를 수신한다. 이러한 신호들은 상기 결합기들(21)을 통해 상호연결 시스템(202)으로 결합된다. 모든 위상 및 크기 변화 값에 기초하여, 베이스 밴드 프로세서(200)는 이 프로세스를 통해 획득하고, 직렬 상호연결 시스템이 교정 되기 때문에, 상기 베이스밴드 프로세서(200)은 상기 베이스밴드 프로세서에서 상기 개별적인 안테나 소자들까지 위상 배열을 통한 상기 전송 경로들 사이의 위상 및 크기의 차이들을 계산할 수 있다. 이들 계산된 값들을 사용하여, 베이스밴드 프로세서(200)는 각각의 송신 경로의 위상 및 크기를 적절하게 조정하여 이들을 동일하게 한다.
위상 배열 수신 서브 시스템의 교정을 위해, 베이스 밴드 프로세서(200)는 교정 신호를 직렬 상호연결 시스템(202)을 통해 순차적으로 (즉, 한번에 하나의 안테나) 모든 안테나 소자에 전송하고, 위상 배열을 통해 다시 각각의 신호를 수신한다. 이러한 신호들은 상기 결합기들(21)을 통해 위상 배열들을 결합한다. 모든 위상과 크기 변화 값들에 기반하여 상기 베이스 밴드 프로세서(200)은 이러한 프로세스를 통해 획득하고 상기 직렬 상호연결 시스템이 교정되기 때문에, 상기 베이스 밴드 프로세서(200)는 각각의 안테나 소자로부터 베이스밴드 프로세서까지 위상 배열을 통한 수신 경로들 사이의 위상 및 크기의 차이를 계산할 수 있다. 이들 계산된 값들을 사용하여, 베이스밴드 프로세서(200)는 각각의 수신 경로의 위상 및 크기를 적절하게 조정하여 이들을 동일하게 한다.
다른 실시 예들은 다음 청구항들 범위 내에 존재한다.

Claims (33)

  1. 제 1 노드, 제 2 노드, 직렬 상호연결 시스템(serial interconnection system)에 의해 전기적으로 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들(calibration nodes), 및 상기 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들에 대응하는 복수의 연결 노드들(connection nodes) - 상기 복수의 연결 노드들은 상기 직렬 상호연결 시스템에 의해 전기적으로 직렬로 연결됨 - 을 가진 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법으로서,
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 측정 절차를 수행하는 단계 - 상기 측정 절차는,
    대응하는 기준 신호를 상기 교정 노드에 주입하는 것(injecting); 및
    상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드로 주입되는 동안, 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 위상차를 측정하는 것을 포함함 - ;
    상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 측정된 위상 차들로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 정정들을 계산하는 단계; 및
    상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 계산된 상기 위상 정정들을 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 적용하는 단계를 포함하는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    제 1 기준 신호를 상기 제 1 노드에 주입하는 단계;
    상기 제 1 기준 신호가 상기 제 1 노드에 주입되는 동안, 상기 제 1 노드로 주입된 상기 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호의 위상차를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 위상 정정들을 계산하는 단계는 또한 상기 복수의 교정 노드들에 대한 상기 측정된 위상차들 뿐만 아니라 상기 제 1 노드에 대해 상기 측정된 위상차를 사용하는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 측정 절차는 또한 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드에 주입되는 동안, 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 상기 신호들의 크기 비를 측정하는 것을 포함하고, 상기 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법은,
    상기 복수의 교정 노드들에 대해 상기 측정된 크기 비로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 크기 정정들을 계산하는 단계; 및
    상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 대해 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 크기 교정들을 적용하는 단계를 더 포함하는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    제 1 기준 신호를 상기 제 1 노드로 주입하는 단계;
    상기 제 1 기준 신호가 상기 제 1 노드로 주입되는 동안, 상기 주입된 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호의 상기 위상차 및 상기 크기 비를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 및 크기 정정들을 계산하는 단계는 또한, 상기 제 1 노드에 대해 상기 측정된 위상차 및 크기 비를 사용하는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 직렬 상호연결 시스템은 상기 제 1 노드, 상기 복수의 연결 노드들, 및 상기 제 2 노드를 직렬로 상호연결하는 제 1 직렬 상호연결을 포함하고, 상기 복수의 교정 노드들은 상기 복수의 교정 노드들과 동일한 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 직렬 상호연결 시스템은 상기 제 1 노드, 상기 복수의 교정 노드들, 및 상기 제 2 노드를 직렬로 상호연결하는 제 1 직렬 상호연결과, 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 상호연결하는 제 2 직렬 상호연결을 포함하고, 상기 제 1 직렬 상호연결과 상기 제 2 직렬 상호연결은 구분되는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 1 직렬 상호연결의 부분과 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 2 직렬 상호연결의 부분은 전기적으로 매칭되는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 직렬 상호연결 시스템은 제 2 노드 및 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 제 1 직렬 상호연결, 상기 제 1 노드 및 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 제 2 직렬 상호연결, 및 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 제 3 직렬 상호연결을 포함하는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 1 직렬 상호연결의 부분, 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 2 직렬 상호연결의 부분, 및 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 3 직렬 상호연결의 부분들은 전기적으로 매칭된 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 교정 노드들 중 어느 하나에 대해 측정 절차를 수행하는 동안, 상기 복수의 교정 노드들 중 임의의 다른 교정 노드들에 다른 기준 신호들을 적용하지 않는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 연결 노드들은 상기 복수의 교정 노드들과 동일한 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 교정 노드들에 대해 상기 대응하는 기준 신호들은 동일한 주파수를 갖는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  13. 입력 노드, 제 1 노드, 제 2 노드, 직렬 상호연결 시스템(serial interconnection system)에 의해 전기적으로 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들(calibration nodes), 및 상기 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들에 대응하는 복수의 연결 노드들(connection nodes) - 상기 복수의 연결 노드들은 상기 직렬 상호연결 시스템에 의해 또한 전기적으로 직렬로 연결됨 - 을 가진 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법으로서,
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 측정 절차를 수행하는 단계 - 상기 측정 절차는,
    대응하는 기준 신호를 상기 교정 노드에 주입하는 것(injecting); 및
    상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드로 주입되는 동안, 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 위상차를 측정하는 것을 포함함 - ;
    상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 측정된 위상 차들로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 정정들을 계산하는 단계; 및
    상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 계산된 상기 위상 정정들을 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 적용하는 단계를 포함하는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 직렬 상호연결 시스템은 또한 입력 노드를 포함하고, 상기 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법은,
    제 1 기준 신호를 상기 입력 노드 및 상기 제 1 노드로 주입하는 단계;
    상기 제 1 기준 신호가 상기 입력 노드 및 상기 제 1 노드로 주입되는 동안, 상기 입력 노드에서 주입된 상기 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호의 상기 위상차를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 정정들을 계산하는 단계는 또한 상기 복수의 교정 노드들의 측정된 위상차들 뿐만 아니라 상기 입력 노드에 대해 상기 측정된 위상차를 사용하는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해 상기 측정 절차는 또한 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드에 주입되는 동안, 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 상기 신호들의 크기 비를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법은,
    상기 복수의 교정 노드들에 대해 상기 측정된 크기 비로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 크기 정정들을 계산하는 단계; 및
    상기 대응하는 복수의 교정 노드들에 대해 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 크기 교정들을 적용하는 단계를 더 포함하는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    제 1 기준 신호를 상기 입력 노드와 상기 제 1 노드로 주입하는 단계;
    상기 제 1 기준 신호가 상기 입력 노드와 상기 제 1 노드로 주입되는 동안, 상기 입력 노드에서 상기 주입된 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호의 상기 위상차 및 상기 크기 비를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 및 크기 정정들을 계산하는 단계는 또한, 상기 입력 노드에 대해 상기 측정된 위상차 및 크기 비를 사용하는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 직렬 상호연결 시스템은 상기 제 1 노드 및 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 상호연결하는 제 1 직렬 상호연결, 및 상기 입력 노드 및 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 상호연결하는 제 2 직렬 상호연결을 포함하는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 1 직렬 상호연결의 부분과 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 2 직렬 상호연결의 부분은 전기적으로 매칭되는 직렬 상호연결 시스템을 교정하는 방법.
  19. 장치로서,
    제 1 노드, 제 2 노드, 직렬 상호연결 시스템(serial interconnection system)에 의해 전기적으로 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들(calibration nodes), 및 상기 직렬로 연결된 복수의 교정 노드들에 대응하는 복수의 연결 노드들(connection nodes) - 상기 복수의 연결 노드들은 상기 직렬 상호연결 시스템에 의해 전기적으로 직렬로 연결됨 - 을 가진 직렬 상호연결 시스템;
    제 1 노드 및 제 2 노드에서 감지된 신호들의 위상차를 측정하는, 상기 직렬 상호연결 시스템의 상기 제 1 노드 및 상기 제 2 노드에 전기적으로 연결된 위상 검출기;
    복수의 전환 가능하게 컨트롤된 신호 소스들 - 각각의 전환 가능하게 컨트롤된 신호 소스는 상기 복수의 교정 노드들 중 상이하게 대응하는 하나에 연결됨 - ; 및
    컨트롤러 시스템을 포함하고,
    상기 컨트롤러 시스템은:
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해, 측정 절차를 수행하는 기능 - 상기 측정 절차는,
    상기 교정 노드에 대해 상기 전환 가능하게 컨트롤된 신호 소스로 하여금 대응하는 기준 신호를 상기 교정 노드에 주입하게 하는 것; 및
    상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드에 주입되는 동안, 상기 위상 검출기로 하여금 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 상기 위상차를 측정하게 하는 것을 포함함 - ;
    상기 복수의 교정 노드들에 대해 상기 측정된 위상차들로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 교정들을 계산하는 기능; 및
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 위상 교정들을 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 적용하는 기능들을 수행하도록 프로그래밍된, 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 노드에 연결된 전환 가능하게 컨트롤된 제 1 신호 소스를 더포함하되,
    상기 컨트롤러 시스템은:
    상기 전환 가능하게 컨트롤된 제 1 신호 소스로 하여금 제 1 기준 신호를 상기 제 1 노드로 주입하게 하는 기능;
    상기 제 1 기준 신호가 상기 제 1 노드로 주입되는 동안, 상기 위상 검출기로 하여금 상기 주입된 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에 나타나는 신호의 상기 위상차를 측정하게 하는 기능들을 수행하도록 더 프로그래밍되고,
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 교정들을 계산하는 기능은 또한 상기 입력 노드에 대해 상기 측정된 위상차를 사용하는 장치.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 직렬 상호연결 시스템의 제 1 노드 및 제 2 노드에 전기적으로 연결되어 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 감지된 신호들의 크기 비를 측정하는 크기 검출기 - 상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해, 상기 노드에 대해 측정 절차는, 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드에 주입되는 동안, 상기 크기 검출기로 하여금 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 상기 크기 비를 측정하게 하는 기능을 더 포함함 - 를 더 포함하되,
    상기 컨트롤러 시스템은:
    상기 복수의 교정 노드들의 상기 측정된 크기 비로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 크기 교정들을 계산하는 기능; 및
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 크기 교정들을 상기 대응하는 복수의 연결 노드들에 적용하는 기능들을 수행하도록 더 프로그래밍되는, 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 제 1 노드에 연결된 전환 가능하게 컨트롤된 제 1 신호 소스; 를 더포함하되,
    상기 컨트롤러 시스템은:
    상기 전환 가능하게 컨트롤된 제 1 신호 소스로 하여금 제 1 기준 신호를 상기 제 1 노드로 주입하게 하는 기능;
    상기 제 1 기준 신호가 상기 제 1 노드로 주입되는 동안, 상기 위상 및 크기 검출기들로 하여금 상기 주입된 제 1 기준 신호 및 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호의 상기 위상차 및 크기 비를 측정하게 하는 기능들을 수행하도록 더 프로그램밍되고,
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 및 크기 교정들을 계산하는 기능은 또한 상기 입력 노드를 위한 상기 측정된 위상차 및 크기 비를 사용하는, 장치.
  23. 제 19항에 있어서, 상기 직렬 상호연결 시스템은 상기 제 1 노드, 상기 복수의 연결 노드들, 및 상기 제 2 노드를 직렬로 상호연결하는 제 1 직렬 상호연결을 포함하고, 상기 복수의 교정 노드들은 상기 복수의 교정 노드들과 동일한 장치.
  24. 제 19항에 있어서, 상기 직렬 상호연결 시스템은 상기 제 1 노드, 상기 복수의 교정 노드들, 및 상기 제 2 노드를 직렬로 상호연결하는 제 1 직렬 상호연결과, 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 상호연결하는 제 2 직렬 상호연결을 포함하고, 상기 제 1 직렬 상호연결과 상기 제 2 직렬 상호연결은 구분되는 장치.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 1 직렬 상호연결의 부분과 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 2 직렬 상호연결의 부분은 전기적으로 매칭되는 장치.
  26. 제 19항에 있어서, 상기 직렬 상호연결 시스템은 제 2 노드 및 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 제 1 직렬 상호연결과, 상기 제 2 노드 및 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 제 2 직렬 상호연결과, 및 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 제 3 직렬 상호연결을 포함하는 장치.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 복수의 교정 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 1 직렬 상호연결의 부분과, 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 2 직렬 상호연결의 부분과, 상기 복수의 연결 노드들을 직렬로 연결하는 상기 제 3 직렬 상호연결의 부분들은 전기적으로 매칭된 장치.
  28. 제 19 항에 있어서,
    상기 컨트롤러 시스템은 상기 복수의 교정 노드에 대해 상기 전환 가능하게 제어된 신호 소스로 하여금 대응하는 기준 신호들을 한번에 하나씩만 상기 복수의 교정 노드에 주입하게 하도록 더 프로그래밍되는 장치.
  29. 제 19항에 있어서, 상기 복수의 교정 노드들에 대해 대응하는 기준 신호들은 동일한 주파수를 갖는 장치.
  30. 장치로서,
    입력 노드, 제 1 노드, 제 2 노드, 직렬 상호연결 시스템에 의해 직렬로 전기적으로 연결된 복수의 교정 노드들, 및 상기 복수의 직렬로 연결된 교정 노드들에 대응하는 복수의 연결 노드들 - 상기 복수의 연결 노드들은 또한 상기 직렬 상호연결 시스템에 의해 전기적으로 연결됨 - 을 가진 상기 직렬 상호 연결 시스템;
    제 1 노드 및 제 2 노드에서 감지된 신호들의 위상차를 측정하기 위한, 상기 직렬 상호연결 시스템의 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에 전기적으로 연결된 위상 검출기;
    상기 복수의 연결 노드들 중 각각의 연결 노드를 상기 복수의 교정 노드들 중 대응하는 상이한 교정 노드에 전환 가능하게 전기적으로 연결하는 복수의 스위치들;
    컨트롤러 시스템을 포함하고,
    상기 컨트롤러 시스템은:
    상기 복수의 교정 노드들 각각에 대해, 측정 절차를 수행하는 기능 - 상기 측정 절차는,
    상기 교정 노드에 대해 상기 스위치로 하여금 상기 대응하는 연결 노드로부터의 대응하는 기준 신호를 상기 교정 노드로 주입하게 하는 것; 및
    상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드로 주입되도록 하는 동안, 상기 위상 검출기로 하여금 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 상기 위상차를 측정하는 것을 포함함 -;
    상기 복수의 교정 노드들에 대해 상기 측정된 위상차들로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 교정을 계산하는 기능; 및
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 위상 정정들을 상기 복수의 대응하는 연결 노드들에 적용하는 기능을 수행하도록 프로그래밍된, 장치.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 감지된 신호들의 크기 비를 측정하기 위한 상기 직렬 상호연결 시스템의 제 1 노드 및 제 2 노드에 전기적으로 연결된 크기 검출기 - 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해, 상기 노드를 위한 상기 측정 절차는, 상기 대응하는 기준 신호가 상기 교정 노드에 주입되는 동안, 상기 크기 검출기로 하여금 상기 제 1 노드 및 제 2 노드에서 나타나는 신호들의 상기 크기 비를 측정하도록 하는 것을 더 포함함 - 을 더 포함하되,
    상기 컨트롤러 시스템은:
    상기 복수의 교정 노드들의 측정된 크기 비들로부터, 상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 크기 교정들을 계산하는 기능; 및
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 계산된 상기 크기 교정들을 대응하는 상기 복수의 연결 노드들에 적용하는 기능들을 수행하도록 더 프로그램되는 장치.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 직렬 상호연결 시스템은 또한 입력 노드를 포함하고, 상기 장치는, 상기 입력 노드에 전기적으로 연결된 신호 소스를 더 포함하는 장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 입력 노드를 상기 제 1 노드에 전환 가능하게 전기적으로 연결하기 위한 제 1 스위치; 를 더 포함하되,
    상기 컨트롤러 시스템은:
    상기 제 1 스위치로 하여금 신호를 상기 입력 노드로부터 상기 제 1 노드로 주입하도록 하는 기능;
    상기 신호가 상기 입력 노드로부터 상기 제 1노드로 주입되는 동안, 상기 위상 및 크기 검출기들이 상기 입력 노드로부터의 상기 제 1 노드로 주입된 상기 신호와 상기 제 2 노드에서 나타나는 신호간의 상기 위상차 및 크기 비를 측정하도록 하는 기능을 수행하도록 더 프로그래밍되고,
    상기 복수의 교정 노드들의 각각에 대해 위상 및 크기 교정들을 계산하는 기능은 또한 상기 입력 노드에 대해 상기 측정된 위상차 및 크기 비를 사용하는 장치.
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