KR20200055646A - Mimo antenna array with wide field of view - Google Patents

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KR20200055646A
KR20200055646A KR1020190104540A KR20190104540A KR20200055646A KR 20200055646 A KR20200055646 A KR 20200055646A KR 1020190104540 A KR1020190104540 A KR 1020190104540A KR 20190104540 A KR20190104540 A KR 20190104540A KR 20200055646 A KR20200055646 A KR 20200055646A
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아르템 유리 예비치 니키쇼프
김병관
겐나디 알렉산드로비치 엡츄시킨
김종석
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삼성전자주식회사
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    • G01S2013/0254Active array antenna

Abstract

Disclosed is a MIMO antenna array having a wide field of view. According to one embodiment, the antenna array comprises: a first group including first antenna elements arranged to form a first concave center radiation pattern; and a second group including second antenna elements arranged to form a second convex center radiation pattern. The first antenna elements and the second antenna elements include active elements and dummy elements, respectively.

Description

광시야각을 갖는 MIMO 안테나 어레이{MIMO ANTENNA ARRAY WITH WIDE FIELD OF VIEW}MIMO ANTENNA ARRAY WITH WIDE FIELD OF VIEW

아래 실시예들은 넓은 시야를 갖는 MIMO 안테나 어레이에 관한 것이다.The embodiments below relate to an MIMO antenna array with a wide field of view.

MIMO(multiple input multiple output) 레이더 시스템은 다중 수신 및 다중 송신 안테나로 구성된다. 또한, 시스템의 각 송신 안테나는 다른 송신 안테나와 독립적으로 임의의 파형을 방사한다. 각 수신 안테나는 이러한 신호를 수신 할 수 있다. N개의 송신 안테나의 필드 및 M개의 수신 안테나의 필드는 수학적으로 N·M개의 안테나 소자의 가상 필드 및 동일하게 증가된 MIMO 어레이의 가상 개구(aperture)의 크기를 가져올 수 있다. MIMO 레이더 시스템은 공간 분해능을 개선하는데 사용될 수 있으며 간섭에 대한 내성을 크게 향상시킨다. 신호 대 잡음비를 개선함으로써, 표적 검출 확률도 증가될 수 있다.A multiple input multiple output (MIMO) radar system consists of multiple receive and multiple transmit antennas. In addition, each transmit antenna in the system emits arbitrary waveforms independently of the other transmit antennas. Each receiving antenna can receive these signals. The field of the N transmit antennas and the field of the M receive antennas can mathematically result in the size of the virtual field of N · M antenna elements and the virtual aperture of the same increased MIMO array. MIMO radar systems can be used to improve spatial resolution and greatly improve immunity to interference. By improving the signal-to-noise ratio, the probability of target detection can also be increased.

현재 레이더 시스템은 군사 장비, 통신, 차량 등 다양한 산업 분야에서 널리 응용되고 있다. 예를 들어, 3D/4D 레이더 시스템은 자동차 내비게이션의 핵심 구성 요소이다. 3D 레이더의 주요 특징은 방위각(수평) 및 고도(수직) 중 어느 하나의 평면에서 물체의 방향을 감지하고, 물체의 속도와 물체까지의 거리를 결정하는 것이다. 한편, 4D 레이더는 방위각 및 고도 모두의 평면에서 물체의 방향을 추적하고, 물체의 속도와 물체까지의 거리를 결정할 수 있다.Currently, radar systems are widely used in various industries such as military equipment, communications, and vehicles. For example, 3D / 4D radar systems are a key component of automotive navigation. The main feature of the 3D radar is to detect the direction of an object in one of azimuth (horizontal) and altitude (vertical) planes, and determine the object's speed and distance to the object. On the other hand, the 4D radar can track the direction of the object in both azimuth and altitude planes and determine the speed of the object and the distance to the object.

일 실시예에 따르면, 안테나 어레이는 중심이 오목한 제1 방사 패턴을 형성하도록 배열된 제1 안테나 소자들을 포함하는 제1 그룹; 및 중심이 볼록한 제2 방사 패턴을 형성하도록 배열된 제2 안테나 소자들을 포함하는 제2 그룹을 포함한다.According to one embodiment, the antenna array includes a first group including first antenna elements arranged to form a first concave radiation pattern; And a second group including second antenna elements arranged to form a second convex center radiation pattern.

상기 제1 안테나 소자들 및 상기 제2 안테나 소자들은 각각 능동 소자들 및 더미 소자들을 포함할 수 있다. 상기 능동 소자들 및 상기 더미 소자들은 동일한 폼 팩터를 가질 수 있다. 상기 능동 소자들 및 상기 더미 소자들을 포함하는 소자들 중 서로 인접한 소자들의 위상 중심들 사이의 거리는 *?*/2이고,

Figure pat00001
는 능동 소자에 의해 방사되는 전자기 파의 파장이다.The first antenna elements and the second antenna elements may include active elements and dummy elements, respectively. The active elements and the dummy elements may have the same form factor. A distance between phase centers of elements adjacent to each other among the elements including the active elements and the dummy elements is *? * / 2,
Figure pat00001
Is the wavelength of the electromagnetic wave emitted by the active element.

상기 제1 안테나 소자들은 제1 능동 소자들 및 제1 더미 소자들을 포함할 수 있고, 상기 제1 더미 소자들 중 적어도 하나는 상기 제1 능동 소자들 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 안테나 소자들은 제2 능동 소자들 및 제2 더미 소자들을 포함할 수 있고, 상기 제2 능동 소자들 중 적어도 둘은 서로 인접하게 배치될 수 있다.The first antenna elements may include first active elements and first dummy elements, and at least one of the first dummy elements may be disposed between the first active elements. The second antenna elements may include second active elements and second dummy elements, and at least two of the second active elements may be disposed adjacent to each other.

상기 제1 안테나 소자들의 능동 소자들 및 더미 소자들은 다음의 케이스들 중 적어도 하나에 따라 배열될 수 있다. 1) 일 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되는 제1 케이스, 2) 일 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되는 제2 케이스, 3) 일 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되는 제3 케이스, 4) 일 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 다수의 더미 소자들이 배치되는 제4 케이스, 및 5) 일 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 다수의 더미 소자들이 배치되는 제5 케이스.The active elements and dummy elements of the first antenna elements may be arranged according to at least one of the following cases. 1) a first case in which one dummy element is disposed between an active element and a next active element on one side, and a first case in which one dummy element is placed between an active element and the next active element on the other side, 2) one dummy element on one side A second case in which a dummy element is disposed between the active element and the next active element, and two dummy elements on the other side are disposed between the active element and the next active element, 3) two dummy elements on one side and the next active element A third case in which two dummy elements are arranged between the active element and the next active element on the other side, 4) one dummy element is arranged between the active element and the next active element on one side, A fourth case in which a plurality of dummy elements are arranged on the other side, and 5) A fifth case in which two dummy elements on one side are disposed between the active element and the next active element, and a plurality of dummy elements on the other side.

상기 제1 방사 패턴 및 상기 제2 방사 패턴이 서로 합성되어, 어레이 안테나의 시야가 증가될 수 있다. 상기 제1 그룹이 송신 소자들을 능동 소자들로서 포함하는 경우, 상기 제2 그룹은 수신 소자들을 능동 소자들로서 포함할 수 있고, 상기 제1 그룹이 수신 소자들을 능동 소자들로서 포함하는 경우, 상기 제2 그룹은 송신 소자들을 능동 소자들로서 포함할 수 있다.The first radiation pattern and the second radiation pattern are combined with each other, so that the field of view of the array antenna can be increased. When the first group includes transmitting elements as active elements, the second group may include receiving elements as active elements, and when the first group includes receiving elements as active elements, the second group Can include transmitting elements as active elements.

다른 일 실시예에 따르면, 어레이 안테나는 전자기 파를 방사하는 능동 소자; 및 상기 능동 소자와 동일한 폼 팩터를 갖고, 상기 능동 소자의 일 측 또는 양 측에 배치되는 적어도 하나의 더미 소자를 포함한다.According to another embodiment, the array antenna includes an active element that emits electromagnetic waves; And at least one dummy element having the same form factor as the active element and disposed on one side or both sides of the active element.

상기 능동 소자 및 상기 적어도 하나의 더미 소자를 포함하는 소자들 중 서로 인접한 소자들의 위상 중심들 사이의 거리는

Figure pat00002
/2이고,
Figure pat00003
는 상기 전자기 파의 파장이다.The distance between the phase centers of elements adjacent to each other among the elements including the active element and the at least one dummy element is
Figure pat00002
/ 2,
Figure pat00003
Is the wavelength of the electromagnetic wave.

상기 적어도 하나의 더미 소자는 적어도 하나의 역상 더미 소자 및 적어도 하나의 동상 더미 소자를 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 역상 더미 소자는 상기 전자기 파에 기초하여 상기 전자기 파의 에너지의 일부를 재방사하여 상기 전자기 파를 억제할 수 있고, 상기 적어도 하나의 동상 더미 소자는 상기 전자기 파에 기초하여 상기 전자기 파의 에너지의 다른 일부를 재방사하여 상기 전자기 파를 증폭할 수 있다.The at least one dummy element may include at least one inverse dummy element and at least one in-phase dummy element, and the at least one inverse dummy element re-emits some of the energy of the electromagnetic wave based on the electromagnetic wave. The electromagnetic wave can be suppressed, and the at least one in-phase dummy element can amplify the electromagnetic wave by reradiating another part of the energy of the electromagnetic wave based on the electromagnetic wave.

상기 적어도 하나의 더미 소자는 복수의 더미 소자들을 포함하는 경우, 상기 복수의 더미 소자들 중 상기 능동 소자와 가장 가까운 제1 더미 소자는 상기 역상 더미 소자에 해당할 수 있고, 상기 복수의 더미 소자들 중 상기 제1 더미 소자 다음으로 상기 능동 소자와 가까운 제2 더미 소자는 상기 동상 더미 소자에 해당할 수 있다.When the at least one dummy element includes a plurality of dummy elements, a first dummy element closest to the active element among the plurality of dummy elements may correspond to the inverse dummy element, and the plurality of dummy elements The second dummy element close to the active element after the first dummy element may correspond to the in-phase dummy element.

적어도 하나의 더미 소자에 의해 상기 능동 소자의 최대 방사 패턴이 억제될 수 있고, 어레이 안테나의 시야가 증가될 수 있다. 상기 능동 소자는 송신 소자 또는 수신 소자에 해당할 수 있다.The maximum radiation pattern of the active element can be suppressed by at least one dummy element, and the field of view of the array antenna can be increased. The active element may correspond to a transmitting element or a receiving element.

도 1은 일 실시예에 따른 방사 안테나 소자 및 다수의 더미 소자들을 포함하는 안테나 어레이의 일부의 동작 원리를 도시한다.
도 2는 더미 소자를 방사 소자에 추가한 효과를 도시한다.
도 3은 방사 소자 및 더미 소자들의 방사 패턴의 시뮬레이션 결과를 도시한다.
도 4는 안테나 어레이에서 안테나 소자들의 다양한 구성의 실시예를 도시한다.
도 5는 MIMO 어레이의 최종 방사 패턴을 형성하는 원리를 도시한다.
도 6은 MIMO 어레이의 소자들의 그룹 #1 내 소자들의 배열 예시들을 도시한다.
도 7은 MIMO 어레이의 소자들의 그룹 #2 내 소자들의 배열 예시들을 도시한다.
도 8은 그룹 #1 및 그룹 #2의 소자들을 포함하는 MIMO 어레이의 일부의 예시적인 구성을 도시한다.
도 9는 그룹 #1의 소자들에 대한 방사 패턴의 예시들을 도시한다.
도 10은 그룹 #2의 소자들에 대한 방사 패턴의 예시들을 도시한다.
도 11은 그룹 #1 및 그룹 #2의 소자들의 결과적인 방사 패턴의 형성을 도시한다.
도 12는 실시예에 따른 MIMO 어레이(4Tx X 8Rx)의 가능한 구현을 도시한다.
도 13은 상이한 주파수 대역에서 실시예에 따른 MIMO 어레이의 방사 패턴을 도시한다.
1 shows the principle of operation of a portion of an antenna array including a radiating antenna element and a plurality of dummy elements according to an embodiment.
2 shows the effect of adding a dummy element to a radiating element.
3 shows simulation results of radiation patterns of radiation elements and dummy elements.
4 shows an embodiment of various configurations of antenna elements in an antenna array.
5 shows the principle of forming the final radiation pattern of the MIMO array.
6 shows examples of arrangement of elements in group # 1 of elements of the MIMO array.
7 shows examples of arrangement of elements in group # 2 of elements of the MIMO array.
8 shows an exemplary configuration of a portion of a MIMO array comprising elements of Group # 1 and Group # 2.
9 shows examples of the radiation pattern for the elements of group # 1.
10 shows examples of radiation patterns for devices in group # 2.
11 shows the formation of the resulting radiation pattern of the elements of Group # 1 and Group # 2.
12 shows a possible implementation of a MIMO array (4Tx X 8Rx) according to an embodiment.
13 shows radiation patterns of MIMO arrays according to embodiments in different frequency bands.

아래 개시되어 있는 특정한 구조 또는 기능들은 단지 기술적 개념을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 아래 개시와는 달리 다른 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서의 실시예들을 한정하지 않는다.The specific structures or functions disclosed below are merely exemplified for the purpose of describing the technical concepts, and may be implemented in various other forms unlike the disclosure below, and do not limit the embodiments of the present specification.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 이해되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but these terms should be understood only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the term "include" is intended to designate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described is present, one or more other features or numbers, steps, actions, It should be understood that the existence or addition possibilities of components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined herein. Does not.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in each drawing denote the same members.

도 1은 일 실시예에 따른 방사 안테나 소자 및 다수의 더미 소자들을 포함하는 안테나 어레이의 일부의 동작 원리를 도시한다.1 shows the principle of operation of a portion of an antenna array including a radiating antenna element and a plurality of dummy elements according to an embodiment.

실시예에 따른 안테나 어레이는 통신 안테나 및 차량 레이더 등 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 예를 들어, 최신 자동차 레이더 시스템은 30m-50m 미만 커버리지의 단거리 어플리케이션에 해당하는 SRR(short-range radar), 70m-100m 미만의 커버리지의 중거리 어플리케이션에 해당하는 MRR(middle-range radar) 및 150m-200m 미만의 커버리지의 장거리 어플리케이션에 해당하는 LRR(long-range radar)과 같은 다양한 모드에서 작동할 수 있다. SRR 및 MRR의 해상도를 높이기 위해, 최신 레이더 시스템은 디지털 빔 포밍에 MIMO 방식을 적용하여 대상으로의 방향을 찾을 수 있다.The antenna array according to the embodiment may be applied to various applications such as a communication antenna and a vehicle radar. For example, modern automotive radar systems include short-range radar (SRR) for short-range applications with coverage less than 30m-50m, middle-range radar (MRR) for medium-range applications with coverage less than 70m-100m, and 150m- It can operate in a variety of modes, such as long-range radar (LRR) for long-range applications with coverage less than 200m. In order to increase the resolution of SRR and MRR, the latest radar system can apply MIMO to digital beamforming to find the direction to the target.

자동차 레이더 시스템의 어플리케이션, 특히 SRR 모드를 위해 레이더 시스템의 넓은 시야(field of view, FoV)가 방위면(azimuth plane)에 제공될 필요가 있다. 예를 들어, 차량의 전방 (또는 후방) 물체를 검출하기 위해, 현재 2개의 안테나 어레이가 차량 범퍼 상에 장착되며, 각각의 어레이는 90도의 시야를 가지며, 이로써 약 180도의 전체 시야를 제공할 수 있다. 90도 이상의 시야각을 갖는 안테나 어레이의 방사 패턴에 기생 로브(parasitic lobe)들이 나타나서, 안테나 어레이의 에너지 효율을 감소시킬 수 있다.For applications in automotive radar systems, especially for the SRR mode, a wide field of view (FoV) of the radar system needs to be provided in the azimuth plane. For example, to detect the front (or rear) object of a vehicle, two antenna arrays are currently mounted on the vehicle bumper, each array having a field of view of 90 degrees, thereby providing a total field of view of about 180 degrees. have. Parasitic lobes appear in the radiation pattern of the antenna array having a viewing angle of 90 degrees or more, thereby reducing energy efficiency of the antenna array.

N개의 송신기들 (또는 수신기들) 및 M개의 수신기들 (또는 송신기들)을 갖는 MIMO 레이더의 시야는 MIMO 어레이의 스캐닝 빔 포락선의 이득이 최대치 에 비해 3dB만큼 감소하는 각 방향(angular directions)에 의해 결정될 수 있다. MIMO 어레이의 스캐닝 빔 포락선의 이득은 다음과 같이 결정된다.The field of view of the MIMO radar with N transmitters (or receivers) and M receivers (or transmitters) is determined by the angular directions in which the gain of the scanning beam envelope of the MIMO array is reduced by 3dB compared to the maximum. Can be determined. The gain of the scanning beam envelope of the MIMO array is determined as follows.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서

Figure pat00005
Figure pat00006
은 모든 N개의 송신기 및 모든 M개의 수신기의 방사 패턴이며, θ는 방위면에서 물체의 각도이다. 사이드 로브(side lobe)는 메인 로브가 아닌 원시야상(far field pattern)의 로브(로컬 최대 값)이다. 격자 로브(grating lobe)는 공간 앨리어싱 효과(spatial aliasing effect)로 인해 진폭이 실질적으로 커지고 위상 배열 안테나의 메인 로브의 레벨에 근접하는 사이드 로브이다.here
Figure pat00005
And
Figure pat00006
Is the radiation pattern of all N transmitters and all M receivers, and θ is the angle of the object in the azimuth. The side lobe is not the main lobe but the far field pattern lobe (local maximum). The grating lobe is a side lobe whose amplitude is substantially large due to the spatial aliasing effect and approaches the level of the main lobe of the phased array antenna.

실시예들에 따르면, 방사 안테나 소자(이하 "방사 소자(radiating element)"로 지칭되며, 1차 라디에이터라고 지칭될 수도도 있음)의 시야(field of view, FoV)는 더미 안테나 소자(이하 "더미 소자(dummy element)"로 지칭됨)들의 몇몇 열(row)들을 추가함으로써 증가될 수 있다. 소자들의 위상 중심(phase center)들 사이의 거리는 d~λ/2일 수 있다. 여기서 λ는 방사 소자의 대역폭의 전자기 파(electromagnetic wave)의 길이이다. 일반적으로 λ는

Figure pat00007
로 나타낼 수 있다. 여기서, λmax는 대역 내 최소 주파수에 대응하고, λmin은 대역 내 최대 주파수에 대응한다.According to embodiments, the field of view (FoV) of a radiating antenna element (hereinafter referred to as a “radiating element” and may also be referred to as a primary radiator) is a dummy antenna element (hereinafter referred to as a “pile”) Can be increased by adding several rows of elements (referred to as “dummy elements”). The distance between the phase centers of the devices may be d ~ λ / 2. Where λ is the length of the electromagnetic wave of the bandwidth of the radiating element. In general, λ
Figure pat00007
Can be represented as Here, λ max corresponds to the minimum frequency in the band, and λ min corresponds to the maximum frequency in the band.

더미 소자들은 방사 소자와 동일할 수 있다. 예를 들어, 더미 소자들은 능동 소자(예: 방사 소자)와 동일한 폼 팩터를 가질 수 있다. 방사 소자들과 동일한 더미 소자들을 사용하면 소자들 자체 및 이들 소자들을 포함하는 안테나 어레이를 제조하는 공정을 통합하고 더 간단하게 만들 수 있다. 대안적으로, 더미 소자는 능동 소자와 다른 폼 팩터(form factor)를 가질 수도 있다.The dummy elements can be the same as the radiating elements. For example, dummy elements may have the same form factor as active elements (eg, radiating elements). The use of the same dummy elements as the radiating elements makes it possible to integrate and make the process of manufacturing the elements themselves and the antenna array containing these elements simpler. Alternatively, the dummy element may have a different form factor than the active element.

능동 소자의 일 측 또는 양 측에 적어도 하나의 더미 소자가 배치될 수 있다. 방사 소자에 의해 방사되는 전자기 에너지의 일부를 더미 소자가 반사함으로써 FoV가 증가될 수 있다. 거리가 d~λ/2인 경우, 더미 소자들과 방사 소자 사이의 위상 차는 nπ이다. n=1, 2, 3, …, N이며, 더미 소자의 열 인덱스를 나타낸다. 따라서 홀수 인덱스의 더미 소자는 방사 소자의 역상(antiphase) 소자로 작용하고, 짝수 인덱스의 더미 소자는 동상(in-phase) 소자로 작용할 수 있다. 전자는 역상 더미 소자로 지칭될 수 있고, 후자는 동상 더미 소자로 지칭될 수 있다.At least one dummy element may be disposed on one side or both sides of the active element. FoV may be increased by dummy elements reflecting a portion of the electromagnetic energy emitted by the emitting elements. When the distance is d to λ / 2, the phase difference between the dummy elements and the radiating element is nπ. n = 1, 2, 3,… , N, and represents the column index of the dummy element. Therefore, the dummy element of the odd index can act as an antiphase element of the radiating element, and the dummy element of the even index can act as an in-phase element. The former may be referred to as an inverse dummy element, and the latter may be referred to as an in-phase dummy element.

역상 더미 소자는 능동 소자에 의해 방사된 전자기 파에 기초하여 전자기 파의 에너지의 일부를 재방사하여 전자기 파를 억제할 수 있고, 동상 더미 소자는 능동 소자에 의해 방사된 전자기 파에 기초하여 전자기 파의 에너지의 다른 일부를 재방사하여 전자기 파를 증폭할 수 있다. n번째 열의 더미 소자가 방사 소자의 전자기 에너지의 부분인 Pn을 재방사(reradiate)하는 경우, 더미 소자의 n번째 열의 파형의 진폭은 An=Pn*A0와 같이 계산될 수 있다. A0는 방사 소자의 신호의 진폭을 의미한다.The reversed-phase dummy element may re-radiate a part of the energy of the electromagnetic wave based on the electromagnetic wave emitted by the active element to suppress the electromagnetic wave, and the in-phase dummy element may emit electromagnetic wave based on the electromagnetic wave emitted by the active element. It is possible to amplify the electromagnetic wave by re-radiating another part of the energy. When the d-th element in the n-th column reradiates P n which is a part of the electromagnetic energy of the radiating element, the amplitude of the waveform in the n-th column of the dummy element may be calculated as A n = P n * A 0 . A 0 means the amplitude of the signal of the radiating element.

이 실시예에서, 더미 소자들과 방사(송신) 안테나 소자의 상호 작용이 고려되지만, 더미 소자들은 수신 안테나 소자와 유사한 방식으로 기능할 수도 있다. 방사 안테나 소자 및 수신 안테나 소자는 능동 소자(active element)로 통칭될 수 있다.In this embodiment, the interaction of the dummy elements with the radiating (transmitting) antenna element is considered, but the dummy elements may function in a similar manner to the receiving antenna element. The radiating antenna element and the receiving antenna element may be collectively referred to as active elements.

결과적인 구성(방사 소자 + 더미 소자)은 아래의 수학식에 따라 2N+1개의 소자가 있는 어레이로 작동할 수 있다.The resulting configuration (radiation element + dummy element) can operate as an array with 2N + 1 elements according to the equation below.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서 Evlaa는 가상 선형 안테나 배열의 전체 필드이고, A0는 방사 소자의 신호의 진폭이고, N은 방사 소자의 일 측에 있는 더미 소자의 수이다. vlaa는 Virtual Linear Antenna Array를 나타낸다. 양 측에 있는 더미 소자의 총 수는 2*N이다. n은 더미 소자의 인덱스이며, 더미 소자의 위치(열)를 특정할 수 있다. 능동 소자에 가장 가까운 더미 소자의 경우, n=1이다. Pn은 n 번째 더미 소자에 의해 재방사되는 방사 소자의 전자기 에너지의 일부이고, d는 소자들의 위상 중심들 사이의 거리이고, ko는 파수(wave number)이고, φ는 소자의 방사 패턴의 각 좌표(angular coordinate)이다.Where Evlaa is the entire field of the virtual linear antenna array, A 0 is the amplitude of the signal of the radiating element, and N is the number of dummy elements on one side of the radiating element. vlaa stands for Virtual Linear Antenna Array. The total number of dummy elements on both sides is 2 * N. n is an index of the dummy element, and the position (column) of the dummy element can be specified. For the dummy element closest to the active element, n = 1. P n is part of the electromagnetic energy of the radiating element re-emitted by the n-th dummy element, d is the distance between the phase centers of the elements, k o is the wave number, and φ is the element's radiation pattern. It is an angular coordinate.

더미 소자의 수를 증가시키는 것은 방사 패턴의 각도 좌표에 따라 방사 소자의 방사 패턴의 FoV를 증가시키고, 결과적인 방사(resulting radiation)의 이득 레벨의 변동(fluctuation)을 감소시킬 수 있다.Increasing the number of dummy elements can increase the FoV of the radiation pattern of the radiation element according to the angular coordinates of the radiation pattern, and reduce fluctuations in the gain level of the resulting radiation.

도 2는 더미 소자를 방사 소자에 추가한 효과를 도시한다.2 shows the effect of adding a dummy element to a radiating element.

도 2a는 단일 방사 소자의 방사 패턴을 나타낸다. 더미 소자가 없으므로(N=0), 방사 소자는 단일 안테나 소자에 대한 표준 방사 패턴을 가지며 약 80도의 시야를 갖는다.2A shows the radiation pattern of a single radiation element. Since there is no dummy element (N = 0), the radiating element has a standard radiation pattern for a single antenna element and has a field of view of about 80 degrees.

도 2b는 N=1인 경우의 방사 패턴을 나타낸다. 여기서, 방사 소자의 양 측면에 각각 하나의 더미 소자(홀수 소자)가 대칭적으로 배치된다. 이는 아래 수학식과 같이 표현할 수 있다.2B shows the radiation pattern when N = 1. Here, one dummy element (odd element) is symmetrically arranged on both sides of the radiating element. This can be expressed as the following equation.

Figure pat00009
Figure pat00009

2개의 더미 소자는 방사 소자에 역상 소자로 작용하고, 방사 소자의 최대 방사 패턴을 억제할 수 있다. 예를 들어, P1=-15dB인 경우, 0도에서의 결과적인 방사는 N=0인 경우와 비교하여 -2.45dB만큼 저하된다. 그러나, 이 경우 -3dB 레벨의 방사 패턴의 시야는 증가하며, 이는 약120도에 이른다.The two dummy elements act as an inverse element to the radiating element, and can suppress the maximum radiation pattern of the radiating element. For example, when P1 = -15dB, the resulting radiation at 0 degree is reduced by -2.45dB compared to the case where N = 0. However, in this case, the field of view of the radiation pattern at the -3dB level increases, which reaches about 120 degrees.

도 2c는 N=2인 경우의 방사 패턴을 나타낸다. 여기서, 방사 소자의 양 측면에 각각 2개의 더미 소자 (홀수 소자 및 짝수 소자)가 대칭적으로 배치된다. 이는 아래 수학식과 같이 표현할 수 있다.2C shows a radiation pattern when N = 2. Here, two dummy elements (odd elements and even elements) are symmetrically arranged on both sides of the radiating element. This can be expressed as the following equation.

Figure pat00010
Figure pat00010

2개의 홀수 더미 소자는 방사 진폭(radiation amplitude) P1을 갖는 역상 소자로서 작용하는 반면, 2개의 짝수 더미 소자는 방사 진폭 P2를 갖는 동상 소자로서 작용할 수 있다. 동상 더미 소자는 역상 더미 소자의 영향을 보상할 수 있다. 따라서, 방사의 최소치는 높아지고, 최대치는 억제될 수 있다. 결과적으로, 시야각은 최대 130도까지 확장될 수 있다.The two odd dummy elements can act as inverse elements with radiation amplitude P 1 , while the two even dummy elements can act as in-phase elements with radiation amplitude P 2 . The in-phase dummy element can compensate for the influence of the inverse dummy element. Therefore, the minimum value of radiation can be increased, and the maximum value can be suppressed. As a result, the viewing angle can be extended up to 130 degrees.

도 3은 방사 소자 및 더미 소자들의 방사 패턴의 시뮬레이션 결과를 도시한다. 도 3을 참조하면, 더미 소자의 수가 증가함에 따라, 방사 패턴의 진동 주파수는 높아지고, 진동의 진폭은 감소하며, 특정 수의 더미 소자에 도달하면 FoV는 거의 확장되지 않는다.3 shows simulation results of radiation patterns of radiation elements and dummy elements. Referring to FIG. 3, as the number of dummy elements increases, the vibration frequency of the radiation pattern increases, the amplitude of vibration decreases, and when a specific number of dummy elements is reached, FoV hardly expands.

도 3의 방사 패턴의 시뮬레이션 결과들은 n=0 내지 n=6인 경우를 나타낸다. n=0일 때 -3dB 레벨의 경우 방사 소자의 방사의 FoV는 약 80도이다. n=1일 때, FoV는 약 122도로 증가한다. n=2일 때, FoV는 약 130도로 증가한다. n=3일 때, FoV는 약 136도로 증가한다. n=4일 때, FoV는 약 138도로 증가한다. n=5와 n=6일 때, 실질적으로 차이가 없으며, FoV는 약 140도이다.The simulation results of the radiation pattern in FIG. 3 indicate a case where n = 0 to n = 6. In the case of -3dB level when n = 0, the FoV of the radiation of the radiating element is about 80 degrees. When n = 1, FoV increases to about 122 degrees. When n = 2, FoV increases to about 130 degrees. When n = 3, FoV increases to about 136 degrees. When n = 4, FoV increases to about 138 degrees. When n = 5 and n = 6, there is practically no difference, and FoV is about 140 degrees.

안테나 어레이의 각 개별 소자들의 방사 패턴을 합성하여 결과적인 방사 패턴(resulting radiation pattern)이 얻어질 수 있다. 일반적으로 더미 소자와 함께 방사 소자의 방사 패턴을 계산하기 위한 수학식은 다음과 같다.The resulting radiation pattern can be obtained by synthesizing the radiation pattern of each individual element of the antenna array. In general, the equation for calculating the radiation pattern of the radiation element together with the dummy element is as follows.

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서 "+"는 방사 소자의 왼쪽에 있는 더미 소자를 나타내고 "-"는 오른쪽에 있는 더미 소자를 나타낸다. Pn(xn,dn,w,zn)은 방사 안테나 소자에 의해 방사된 전력의 어느 부분이 n번째 더미 소자에 의해 방사되는지를 정의하는 계수이다. xn은 방위 방향으로의 더미 소자의 특성 크기이고, dn은 방사 소자의 위상 중심과 n번째 더미 소자 사이의 거리이며, w는 신호 주파수이고, zn은 주파수 w에서의 파동 저항이다. 더미 소자의 경우 zn=∞이다. 인접 방사 소자의 경우 zn~50 Ohm이고, 최대 90 %의 에너지를 흡수한다.Here, "+" represents the dummy element on the left side of the radiating element and "-" represents the dummy element on the right side. P n (x n , d n , w, z n ) is a coefficient that defines which portion of the power radiated by the radiating antenna element is radiated by the n-th dummy element. x n is the characteristic size of the dummy element in the azimuthal direction, d n is the distance between the phase center of the radiating element and the nth dummy element, w is the signal frequency, and z n is the wave resistance at frequency w. For dummy devices, z n = ∞. In the case of adjacent radiating elements, it is z n ~ 50 Ohm, and absorbs energy up to 90%.

능동 소자들 및 더미 소자들을 통칭하여 소자들이라고 할 때, 소자들 중 서로 인접한 소자들(간단히 인접 소자들로 지칭될 수 있음)의 위상 중심들 사이의 거리는 λ/2일 수 있다. 인접 소자들의 위상 중심들 사이의 거리가 λ/2와 다르면, 이들 소자들 사이의 위상차는 π와 다를 것이라는 점에 유의해야 한다. 일반적으로, 결과적인 방사 패턴은 Pn + 및 Pn -을 제어하여 조정될 수 있다. 예를 들어, Pn + 및 Pn -의 제어를 위해 더미 소자의 크기, 더미 소자 사이의 거리 또는 신호 주파수가 변경될 수 있다.When the active elements and the dummy elements are collectively referred to as elements, the distance between phase centers of elements adjacent to each other (which may be simply referred to as adjacent elements) may be λ / 2. It should be noted that if the distance between the phase centers of adjacent elements is different from λ / 2, the phase difference between these elements will be different from π. In general, the resulting radiation pattern can be adjusted by controlling P n + and P n . For example, the size of the dummy element, the distance between the dummy elements, or the signal frequency may be changed for the control of P n + and P n .

도 4는 안테나 어레이에서 안테나 소자들의 다양한 구성의 실시예를 도시한다. 안테나 배열에서 안테나 소자의 구성은 응용 시나리오에 따라 크게 달라질 수 있다.4 shows an embodiment of various configurations of antenna elements in an antenna array. The configuration of the antenna elements in the antenna array can vary greatly depending on the application scenario.

도 4a는 방사 소자들의 열을 포함하는 안테나 어레이의 배열을 도시하며, 방사 소자와 동일한 더미 소자는 각각의 방사 소자로부터 양측에 대칭적으로 배치된다. 이러한 안테나 어레이는 FoV의 연장에 수직인 방향으로 이득을 증가시키고 FoV를 감소시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 수평 방향으로 FoV를 연장하는 경우에 이러한 배열을 사용하면 FoV는 수직 방향으로 좁아진다. 이러한 배열은 네비게이션을 위한 자동차 레이더 시스템에서 사용될 수 있다.Fig. 4A shows an array of antenna arrays including a row of radiating elements, wherein the same dummy elements as the radiating elements are arranged symmetrically on both sides from each radiating element. This antenna array can be used to increase the gain and decrease the FoV in a direction perpendicular to the extension of the FoV. For example, when extending the FoV in the horizontal direction, using this arrangement, the FoV is narrowed in the vertical direction. This arrangement can be used in automotive radar systems for navigation.

도 4b는 하나의 방사 소자를 포함하는 안테나 어레이의 배열을 도시하며, 여기서 더미 소자는 방사 소자로부터 양측에 대칭으로 배치되고, 더미 소자는 다른 폭을 갖는다. 더미 소자들의 상이한 폭은 이 배열의 결과적인 방사 패턴을 동일하게(equalize) 할 수 있다. 또한, 이러한 배열은 FoV를 연장할 수 있게 한다. 이 배열은 통신 장치(예 : 5G 기지국) 또는 자동차(외부 범퍼에 장착된 경우)에 사용될 수 있다.4B shows an array of antenna arrays including one radiating element, wherein the dummy elements are arranged symmetrically on both sides from the radiating elements, and the dummy elements have different widths. The different widths of the dummy elements can equalize the resulting radiation pattern of this arrangement. In addition, this arrangement makes it possible to extend the FoV. This arrangement can be used in communication devices (eg 5G base stations) or automobiles (when mounted on an external bumper).

도 4c는 방사 소자들의 열을 포함하는 안테나 어레이의 구성을 도시하며, 여기서 더미 소자는 각각의 방사 소자의 양면에 대칭적으로 배치되고, 더미 소자는 다른 폭을 갖는다. 도 4a의 배열과 유사하게, 안테나 어레이는 FoV의 연장에 수직인 방향으로 이득을 증가시키고 FoV를 감소시키는데 사용될 수 있다. 도 4b의 배열과 유사하게, 더미 소자들의 상이한 폭은 이 배열의 결과적인 방사 패턴을 동일하게 할 수 있다. 이러한 배열은 또한 통신 장치 또는 자동차에 사용될 수 있다.4C shows the configuration of an antenna array comprising a row of radiating elements, wherein the dummy elements are arranged symmetrically on both sides of each radiating element, and the dummy elements have different widths. Similar to the arrangement of Figure 4A, the antenna array can be used to increase the gain and decrease the FoV in a direction perpendicular to the extension of the FoV. Similar to the arrangement of Fig. 4b, different widths of the dummy elements can equalize the resulting radiation pattern of this arrangement. This arrangement can also be used in communication devices or automobiles.

도 4d는 방사 소자들의 열을 포함하는 안테나 어레이의 배열을 도시하며, 여기서 더미 소자는 각각의 방사 소자로부터 양측에 대칭적으로 배치되고, 각 방사 소자에 대한 더미 소자의 수는 상이하다. 안테나 어레이는 FoV의 연장에 수직인 방향으로 이득을 증가시키고 FoV를 감소시키는데 사용될 수 있다. 이 경우 다른 개수의 더미 소자가 빔 방향에 따라 다른 FoV를 제공한다. 이 배열은 5G 통신 장치 또는 자동차 내비게이션에 사용될 수 있다.4D shows an array of antenna arrays comprising a row of radiating elements, wherein the dummy elements are arranged symmetrically on either side from each radiating element, and the number of dummy elements for each radiating element is different. The antenna array can be used to increase the gain and decrease the FoV in a direction perpendicular to the extension of the FoV. In this case, different numbers of dummy elements provide different FoVs according to beam directions. This arrangement can be used for 5G communication devices or automotive navigation.

도 4e는 하나의 방사 소자를 포함하는 안테나 어레이의 배열을 도시하며, 여기서 더미 소자는 방사 소자의 일 측에만 배치된다. 이러한 배열은 방사 대칭이 중요하지 않은 경우에 활용될 수 있으며, 이러한 배열에 따라 안테나 어레이의 크기가 감소될 수 있다. 이러한 배열은 예를 들어 5G 통신 장치에 응용될 수 있다.4E shows an array of antenna arrays comprising one radiating element, wherein the dummy element is arranged only on one side of the radiating element. This arrangement can be utilized when radiation symmetry is not important, and the size of the antenna array can be reduced according to this arrangement. This arrangement can be applied, for example, to 5G communication devices.

도 4f는 방사 소자들의 열을 포함하는 안테나 어레이의 배열을 도시하며, 여기서 더미 소자는 방사 소자의 일 측에만 배치된다. 이 경우, 더미 소자들은 다른 폭을 가질 수 있다. 대안적으로, 더미 소자는 방사 소자의 2개의 측면에 배치될 수 있지만, 방사 소자의 일 측의 더미 소자는 방사 소자의 다른 측의 더미 소자와 다르게 구성된다. 이러한 구성은 방사 패턴을 조정하고, FoV의 연장에 수직인 방향으로 이득을 증가시키고 FoV를 감소시킬 수 있다. 이 배열은 예를 들어 5G 통신 장치에 응용될 수 있다.4F shows an array of antenna arrays comprising a row of radiating elements, wherein the dummy element is arranged only on one side of the radiating element. In this case, the dummy elements may have different widths. Alternatively, the dummy element may be arranged on two sides of the radiating element, but the dummy element on one side of the radiating element is configured differently from the dummy element on the other side of the radiating element. This configuration can adjust the radiation pattern, increase the gain in the direction perpendicular to the extension of the FoV and reduce the FoV. This arrangement can be applied, for example, to 5G communication devices.

일 실시예에 따르면, 방사 소자 및 더미 소자들은 동일한 유형, 예를 들어 패치 안테나일 수 있다. 그러나, 대안적인 실시예에 따르면, 소자들은 슬롯 안테나, 쌍극자 등일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 더미 소자는 방사 소자와 다를 수 있다. 또한, 이러한 소자들의 다른 조합도 가능하다. 예를 들어, 방사 소자로서의 패치 안테나 및 더미 소자로서의 슬롯 안테나, 방사 소자로서의 슬롯 안테나 및 더미 소자로서의 패치 안테나, 방사 소자로서의 쌍극자 및 더미 소자로서의 슬롯 안테나 등이다.According to one embodiment, the radiating element and the dummy element may be of the same type, for example a patch antenna. However, according to an alternative embodiment, the elements may be slot antennas, dipoles, and the like. According to another embodiment, the dummy element may be different from the radiating element. In addition, other combinations of these devices are possible. For example, it is a patch antenna as a radiating element, a slot antenna as a dummy element, a slot antenna as a radiating element and a patch antenna as a dummy element, a dipole as a radiating element, and a slot antenna as a dummy element.

다른 대안적인 실시예에 따르면, 더미 소자에 의해 재방사되는 신호의 위상은 위상 테이퍼(phase taper)에 대응하는 소자들을 더미 소자에 추가로 연결함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 이러한 소자들은 스트립 라인, 마이크로 스트립 라인 등을 포함할 수 있으며, 이러한 소자들의 길이는 재방사된 신호의 위상을 정의할 수 있다.According to another alternative embodiment, the phase of the signal re-emitted by the dummy element can be controlled by further connecting elements corresponding to a phase taper to the dummy element. For example, these elements may include strip lines, micro strip lines, etc., and the length of these elements may define the phase of the re-emitted signal.

도 5는 MIMO 어레이의 최종 방사 패턴을 형성하는 원리를 도시한다.5 shows the principle of forming the final radiation pattern of the MIMO array.

도 5a를 참조하면, MIMO 어레이는 각각 능동 소자 및 더미 소자들을 포함하는 그룹 #1(T로 표시됨) 및 그룹 #2(R로 표시됨)와 같은 두 개의 소자 그룹으로 구성될 수 있다. 그룹 #1(T)에 송신 소자(송신기)가 능동 소자로 포함되어 있으면, 그룹 #2(R)에 수신 소자(수신기)가 능동 소자로 포함될 수 있다. 반대로, 그룹 #1(T)에 수신 소자가 능동 소자로 포함되어 있으면, 그룹 #2(R)에 송신 소자가 능동 소자로 포함될 수 있다.Referring to FIG. 5A, the MIMO array may be composed of two device groups, such as group # 1 (denoted by T) and group # 2 (denoted by R), which include active devices and dummy devices, respectively. If the transmitting element (transmitter) is included in the group # 1 (T) as an active element, the receiving element (receiver) may be included in the group # 2 (R) as the active element. Conversely, if the receiving element is included as an active element in group # 1 (T), the transmitting element may be included as an active element in group # 2 (R).

도 5b를 참조하면, MIMO 어레이의 최종 방사 패턴이 형성되는 과정이 도시되어 있다. MIMO 어레이의 스캐닝 빔 포락선은 수학식 1에 의해 결정될 수 있다. 수학식 1에 따르면, MIMO 어레이의 결과적인 방사 패턴과 FoV는 송신 소자들의 방사 패턴들의 합과 수신 소자들의 방사 패턴들의 합의 곱으로 결정될 수 있다.Referring to FIG. 5B, a process of forming the final radiation pattern of the MIMO array is illustrated. The scanning beam envelope of the MIMO array can be determined by Equation (1). According to Equation 1, the resulting radiation pattern and FoV of the MIMO array may be determined as a product of the sum of the radiation patterns of the transmitting elements and the radiation patterns of the receiving elements.

MIMO 어레이 구성에 따르면, 적어도 2개의 안테나 소자(예: 수신 안테나 소자)가 서로 인접하여 배치될 수 있다. 정의에 따라 MIMO 어레이 기능을 제공하려면, 두 개의 인접한(예: λ/2만큼 떨어진) 능동 소자들이 필요할 수 있다. 인접한 능동 소자들 중 어느 하나는 나머지 하나의 방사를 재방사하지 않고 이를 큰 각도로 흡수할 수 있다. 예를 들어, 인접한 능동 소자들은 상호 이득을 큰 각도에서 상호 감소(reduce) 또는 감쇠(attenuate)하여, 중심이 볼록한(convex) 방사 패턴을 형성하고 FoV를 감소시킬 수 있다. 이는 그룹 #2(R)의 소자들의 방사 패턴이 매번 중앙에서 볼록하게 형성되어 FoV를 감소시킨다는 것을 의미할 수 있다.According to the MIMO array configuration, at least two antenna elements (eg, receiving antenna elements) may be disposed adjacent to each other. By definition, two adjacent (eg, λ / 2 apart) active elements may be required to provide MIMO array functionality. Any one of the adjacent active elements can absorb the other radiation at a greater angle without re-emission. For example, adjacent active devices can reduce or attenuate mutual gain at a large angle to form a convex radiation pattern and reduce FoV. This may mean that the emission pattern of the elements of group # 2 (R) is convexly formed at the center each time to reduce FoV.

넓은 FoV를 형성하기 위해, 그룹 #1(T) 및 그룹 #2(R)의 소자들로부터 2가지 유형의 방사 패턴들이 형성될 수 있다. 그룹 #1(T)의 안테나 소자들에 의해 중심이 오목한(recess) 방사 패턴들이 형성될 수 있고, 그룹 #2(R)의 안테나 소자들에 의해 중심이 볼록한 방사 패턴들이 형성될 수 있다. 반대로, 그룹 #1(T)의 안테나 소자들에 의해 중심이 볼록한 방사 패턴들이 형성되고, 그룹 #2(R)의 안테나 소자들에 의해 중심이 오목한 방사 패턴이 형성되는 것도 가능하다. 도 5와 같이, 방사 패턴들의 기하학적 평균화를 통해, 오목한 형상의 방사 패턴과 볼록한 형상의 방사 패턴이 서로 합성되어 FoV가 증가될 수 있다.In order to form a wide FoV, two types of radiation patterns can be formed from the elements of group # 1 (T) and group # 2 (R). Recess patterns having a concave center may be formed by the antenna elements of the group # 1 (T), and radiation patterns having a convex center may be formed by the antenna elements of the group # 2 (R). Conversely, it is also possible that concentric convex radiation patterns are formed by the antenna elements of group # 1 (T), and concave radiation patterns are concave by the antenna elements of group # 2 (R). As shown in FIG. 5, through geometric averaging of the radiation patterns, a concave shape radiation pattern and a convex shape radiation pattern may be synthesized to increase FoV.

도 6은 MIMO 어레이의 소자들의 그룹 #1 내 능동 소자들 및 더미 소자들의 배열 예시들을 도시한다. MIMO 어레이는 넓은 방사 패턴을 형성하기 위해 몇 가지 조건을 충족할 수 있다.6 shows examples of arrangement of active elements and dummy elements in group # 1 of elements of the MIMO array. MIMO arrays can meet several conditions to form a wide radiation pattern.

그룹 #1의 소자들은 다수의 능동 소자들(송신 또는 수신), 및 모든 능동 소자 및 더미 소자들의 위상 중심들과의 거리가 ~λ/2인 다수의 더미 소자들로 구성될 수 있다. 이 때, 적어도 하나의 더미 소자가 능동 소자들 사이에 제공될 수 있다. 모든 안테나 소자는 아래 5 가지 경우 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 아래 5 가지 케이스는 도 6에 도시되어 있다.The elements of group # 1 may be composed of a number of active elements (send or receive), and a number of dummy elements with a distance of ~ λ / 2 from the phase centers of all active and dummy elements. At this time, at least one dummy element may be provided between the active elements. All antenna elements can be implemented in any of the following five cases. The five cases below are shown in FIG. 6.

1) 케이스 1("a" 타입 소자): 일 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음(인접한) 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치됨;1) Case 1 ("a" type element): One dummy element is arranged between the active element and the next (adjacent) active element on one side, and one dummy element is located between the active element and the next active element on the other side. Deployed;

2) 케이스 2("b" 타입 소자): 일 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치됨;2) Case 2 ("b" type element): one dummy element on one side is disposed between the active element and the next active element, and on the other side two dummy elements are placed between the active element and the next active element;

3) 케이스 3("c" 타입 소자): 일 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치됨;3) Case 3 ("c" type element): Two dummy elements on one side are disposed between the active element and the next active element, and on the other side two dummy elements are placed between the active element and the next active element;

4) 케이스 4 ("d" 타입 소자): 일 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 다수의 더미 소자들이 배치됨(에지 케이스);4) Case 4 ("d" type element): One dummy element is arranged between the active element and the next active element on one side, and a plurality of dummy elements are arranged on the other side (edge case);

5) 케이스 5("e" 타입 소자): 일 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 다수의 더미 소자들이 배치됨(에지 케이스).5) Case 5 ("e" type element): Two dummy elements on one side are disposed between the active element and the next active element, and a plurality of dummy elements are placed on the other side (edge case).

그룹 #1의 소자들의 이러한 배열은 중심이 오목한 방사 패턴을 보장할 수 있다.This arrangement of the elements in group # 1 can ensure a concentric radiation pattern.

평면(이 경우, 수평 평면)에 넓은 방사 패턴을 형성하려면, 이 평면(어레이의 수평 열 내)에 안테나 소자를 배치하는 것이 중요하게 작용될 수 있다. 인접한 열에서 안테나 소자의 상대적 배열은 주로 다른 방향의 방사 패턴에 영향을 미칠 수 있다. 상기 케이스들을 통해 이러한 영향이 무시될 수 있다. 따라서, 실시예들에서 안테나 어레이의 각각의 수평 열에서의 안테나 소자들의 배치는 수평 면에서 이 안테나 어레이의 요구 방사 패턴만을 고려하여 결정될 수 있다.In order to form a wide radiation pattern in a plane (in this case, a horizontal plane), it can be important to place an antenna element in this plane (in a horizontal row of arrays). The relative arrangement of antenna elements in adjacent columns can mainly affect radiation patterns in different directions. These effects can be neglected through the cases. Accordingly, in embodiments, the arrangement of antenna elements in each horizontal column of the antenna array can be determined in consideration of only the required radiation pattern of this antenna array in the horizontal plane.

예를 들어, 그룹 #1 소자의 넓은 FoV를 형성하기 위해 다음과 같은 경우의 조합이 가능하다.For example, in order to form a wide FoV of a group # 1 device, a combination of the following cases is possible.

1) Y=2: d=2, a=b=c=e=0;1) Y = 2: d = 2, a = b = c = e = 0;

2) Y=3: b=d=e=1, a=c=0;2) Y = 3: b = d = e = 1, a = c = 0;

3) Y≥4: b≥1, c≥0, a≥0, 2≥d≥0, 2≥e≥0.3) Y≥4: b≥1, c≥0, a≥0, 2≥d≥0, 2≥e≥0.

여기서 Y는 그룹 #1의 능동 소자의 수이고 a, b, c, d, e는 각각 케이스 1 내지 케이스 5에서 능동 소자의 수이다.Here, Y is the number of active elements in group # 1, and a, b, c, d, and e are the number of active elements in cases 1 to 5, respectively.

도 7은 MIMO 어레이의 소자들의 그룹 #2 내 소자들의 배열 예시들을 도시한다. 그룹 #2의 소자들은 다수의 능동 소자들(수신 또는 송신), 및 모든 활성 안테나 및 더미 소자들의 위상 중심들과의 사이의 거리가 ~λ/2인 다수의 더미 소자들로 구성된다. 또한, 적어도 두 개의 능동 소자는 ~λ/2 거리에 이격되어 있으며, 그 사이에는 더미 소자가 없을 수 있다. 다시 말해, 능동 소자들 중 적어도 둘은 서로 인접하게 배치될 수 있다. 그룹 #2의 소자들의 이러한 배열은 중심이 볼록한 방사 패턴을 보장할 수 있다.7 shows examples of arrangement of elements in group # 2 of elements of the MIMO array. The elements of Group # 2 consist of a number of active elements (receiving or transmitting) and a number of dummy elements with a distance of ~ λ / 2 between the phase centers of all active antenna and dummy elements. Also, at least two active elements are spaced at a distance of ~ λ / 2, and there may be no dummy element between them. In other words, at least two of the active elements may be disposed adjacent to each other. This arrangement of the elements of group # 2 can ensure a center-convex radiation pattern.

도 8은 그룹 #1과 그룹 #2의 소자들을 포함하는 MIMO 어레이의 일부 배열을 도시한다. 그룹 #1의 배열에서 Y=8, a=2, b=2, c=2, d=2, e=0이다.8 shows a partial arrangement of a MIMO array including elements of Group # 1 and Group # 2. In the array of group # 1, Y = 8, a = 2, b = 2, c = 2, d = 2, e = 0.

도 9는 그룹 #1의 소자들에 대한 방사 패턴의 예시들을 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 케이스 1과 같이 배열된 그룹 #1의 소자들은 중심이 깊게 오목한 방사 패턴을 형성할 수 있다. 케이스 3의 소자들에 의한 보상 없이 케이스 1의 소자들이 다수 존재할 경우, 오목한 정도가 지나치게 커질 수 있다. 따라서, 케이스 1의 수와 케이스 3의 수가 서로 맞춰지는 것이 바람직할 수 있다.9 shows examples of the radiation pattern for the elements of group # 1. As illustrated in FIG. 9, elements of group # 1 arranged as case 1 may form a deeply concave radiation pattern. If there are many elements of Case 1 without compensation by the elements of Case 3, the degree of concave may be too large. Therefore, it may be desirable that the number of cases 1 and 3 are matched with each other.

일 측에 배치된 2개의 더미 소자가 다른 측에 배치된 하나의 더미 소자에 의해 보상되는, 케이스 2와 같이 배열된 그룹 #1의 소자들은 중심에 평평한 영역을 갖는 방사 패턴을 형성할 수 있다.The elements of group # 1 arranged as case 2, in which two dummy elements arranged on one side are compensated by one dummy element arranged on the other side, may form a radiation pattern having a flat area in the center.

케이스 3과 같이 배열된 그룹 #1의 소자들은 방사 패턴의 오목한 형상의 중심에 볼록한 형상을 형성할 수 있다. 케이스 1의 소자들에 의한 보상 없이 케이스 3의 소자들이 다수 존재할 경우, 오목한 형상의 중심에 존재하는 볼록한 형상이 지나치게 커질 수 있다. 따라서, 케이스 1의 수와 케이스 3의 수가 서로 맞춰지는 것이 바람직할 수 있다.The elements of group # 1 arranged as case 3 may form a convex shape at the center of the concave shape of the radiation pattern. When there are many elements in Case 3 without compensation by elements in Case 1, the convex shape existing in the center of the concave shape may be too large. Therefore, it may be desirable that the number of cases 1 and 3 are matched with each other.

케이스 4 및 5와 같이 배열된 소자는 안테나 어레이의 에지(edge) 또는 코너(corner)에 배치될 수 있고, 케이스 1 내지 케이스 3에 비해 적은 수의 소자들(예: 4 미만)로 이용되는 것이 바람직할 수 있다.Elements arranged as in cases 4 and 5 may be disposed at an edge or corner of the antenna array, and are used as fewer devices (eg, less than 4) compared to cases 1 to 3 It may be desirable.

그룹 #1의 소자들을 가장 잘 배열하는 것 중 하나는 케이스 1의 소자의 수가 케이스 3의 소자의 수와 동일한 것을 포함할 수 있다. 이 경우, 케이스 2의 소자의 수는 임의로 선택될 수 있다.One of the best arrangements of the elements in group # 1 may include the number of elements in case 1 equal to the number of elements in case 3. In this case, the number of elements in case 2 can be arbitrarily selected.

도 10은 그룹 #2의 소자들에 대한 방사 패턴의 예시들을 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 그룹 #2의 소자들의 배치에 대한 가능한 케이스들은 중심이 볼록한 방사 패턴을 형성할 수 있다.10 shows examples of radiation patterns for devices in group # 2. As shown in Fig. 10, possible cases for the arrangement of the elements of group # 2 can form a convex centered radiation pattern.

도 11은 그룹 #1 및 그룹 #2의 소자들의 결과적인 방사 패턴의 형성을 도시한다. 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 오목한 형상을 포함하는 그룹 #1의 소자들의 방사 패턴 및 볼록한 형상을 포함하는 그룹 #2의 소자들의 방사 패턴으로부터 결과적인 방사 패턴이 형성될 수 있다. 이것에 의해, 결과적인 방사 패턴은 넓은 FoV를 가질 수 있다.11 shows the formation of the resulting radiation pattern of elements of Group # 1 and Group # 2. As can be seen in FIG. 11, the resulting radiation pattern can be formed from the radiation pattern of the elements of group # 1 containing concave shapes and the radiation pattern of the elements of group # 2 containing convex shapes. Thereby, the resulting radiation pattern can have a wide FoV.

도 12는 실시예에 따른 MIMO 어레이(4Tx X 8Rx)의 가능한 구현을 도시한다. 도 12를 참조하면, MIMO 어레이는 능동 소자들(Txi, Rxj) 및 더미 소자들을 포함한다. i는 송신 소자의 인덱스를 나타내고, 수신 소자의 인덱스를 나타낸다. 인접한 소자들은 d의 거리만큼 떨어져 배치된다. 도 13은 상이한 주파수 대역에서 실시예에 따른 MIMO 어레이의 방사 패턴을 도시한다. 실시예들은 다양한 넓은 주파수 대역폭에서 사용될 수 있다. 도 13을 참조하면, SRR(77-81 GHz), MRR I(77-79 GHz), MRR II(79-81 GHz) 모드에서 자동차 레이더 시스템에 사용될 때, 실시예들의 MIMO 어레이는 FoV가 약 140도로 증가함을 보여준다.12 shows a possible implementation of a MIMO array (4Tx X 8Rx) according to an embodiment. Referring to FIG. 12, the MIMO array includes active elements Tx i and Rx j and dummy elements. i indicates the index of the transmitting element, and indicates the index of the receiving element. Adjacent elements are arranged at a distance of d. 13 shows radiation patterns of MIMO arrays according to embodiments in different frequency bands. Embodiments can be used in a variety of wide frequency bandwidths. Referring to FIG. 13, when used in an automotive radar system in SRR (77-81 GHz), MRR I (77-79 GHz), and MRR II (79-81 GHz) modes, the MIMO array of the embodiments has a FoV of about 140 It shows the increase in road.

실시예들은 표준 PCB 기술의 프레임 워크 내에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에 따른 광각 MIMO 안테나 어레이는 FoV를 확장하기 위해 추가적인 소자들(렌즈 등)이 필요하지 않고, 기존 PCB에 비해 구조를 복잡하게 하지 않으면서, PCB의 상부 층에 구현될 수 있다. 따라서, 실시예들은 넓은 화각 및 고해상도를 갖는 단순하고 컴팩트하며 저렴한 MIMO 어레이를 제공할 수 있다.Embodiments can be implemented within the framework of standard PCB technology. For example, the wide-angle MIMO antenna array according to the embodiments does not require additional elements (lenses, etc.) to expand FoV, and can be implemented on the top layer of the PCB without complicating the structure compared to conventional PCBs. Can be. Thus, embodiments can provide a simple, compact and inexpensive MIMO array with a wide viewing angle and high resolution.

실시예들에 따른 MIMO 어레이는 네비게이션에 사용되는 자율주행 자동차를 포함하는 차량의 레이더 시스템에 응용될 수 있다. 약 140도의 FoV를 갖는 실시예들에 따른 하나의 MIMO 어레이는, 차량의 전방(또는 후방)의 물체를 검출하기 위해 차량에서 현재 사용되는 각각 약 90도의 FoV를 가지는 2개의 종래의 안테나 어레이를 대체할 수 있다. 따라서 차량의 총 레이더 수를 감소시킴에 따라, 전력 소비를 줄이고 설치 및 튜닝 프로세스를 간소화할 수 있다.The MIMO array according to the embodiments may be applied to a radar system of a vehicle including an autonomous vehicle used for navigation. One MIMO array according to embodiments having a FoV of about 140 degrees replaces two conventional antenna arrays each having a FoV of about 90 degrees each currently used in the vehicle to detect objects in front (or rear) of the vehicle. can do. Therefore, by reducing the total number of radars in the vehicle, it is possible to reduce power consumption and simplify the installation and tuning process.

또한, 실시예들은 진화된 5G 및 WiGig 표준의 무선 통신 시스템 및 IoT (internet of things)에서 사용될 수 있다. 이 경우, 실시예들은 기지국 및 이동 단말기의 안테나 모두에 사용될 수 있다. 이 경우, 실시예들은 초광각 기지국을 설계하는데 사용될 수 있다. 로봇 공학에서 사용될 때, 실시예들의 안테나 어레이는 장애물을 검출/회피하는데 사용될 수 있다.In addition, the embodiments can be used in an evolved 5G and WiGig standard wireless communication system and the Internet of Things (IoT). In this case, the embodiments can be used for both the antenna of the base station and the mobile terminal. In this case, embodiments may be used to design an ultra-wide angle base station. When used in robotics, the antenna array of embodiments can be used to detect / avoid obstacles.

실시예들은 또한, LWPT(long-distance wireless power transfer)와 같은 모든 유형(예: 실외/실내, 자동차, 모바일 등)의 무선 전력 송신 시스템에 응용될 수 있다. 또한, 모든 시나리오에서 높은 전력 송신 효율이 보장될 수 있다.Embodiments can also be applied to all types of wireless power transmission systems (eg, outdoor / indoor, automotive, mobile, etc.) such as long-distance wireless power transfer (LWPT). In addition, high power transmission efficiency can be ensured in all scenarios.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(Arithmetic Logic Unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented by hardware components, software components, and / or combinations of hardware components and software components. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an Arithmetic Logic Unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, and a field programmable gate (FPGA). Arrays, Programmable Logic Units (PLUs), microprocessors, or any other device capable of executing and responding to instructions can be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers. The processing device may perform an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For convenience of understanding, a processing device may be described as one being used, but a person having ordinary skill in the art, the processing device may include a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. In addition, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

Claims (15)

중심이 오목한 제1 방사 패턴을 형성하도록 배열된 제1 안테나 소자들을 포함하는 제1 그룹; 및
중심이 볼록한 제2 방사 패턴을 형성하도록 배열된 제2 안테나 소자들을 포함하는 제2 그룹
을 포함하는 안테나 어레이.
A first group comprising first antenna elements arranged to form a first concave radiation pattern; And
A second group comprising second antenna elements arranged to form a second convex center radiation pattern
Antenna array comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나 소자들 및 상기 제2 안테나 소자들은 각각 능동 소자들 및 더미 소자들을 포함하는,
안테나 어레이.
According to claim 1,
The first antenna elements and the second antenna elements each include active elements and dummy elements,
Antenna array.
제2항에 있어서,
상기 능동 소자들 및 상기 더미 소자들은 동일한 폼 팩터를 갖는,
안테나 어레이.
According to claim 2,
The active elements and the dummy elements have the same form factor,
Antenna array.
제2항에 있어서,
상기 능동 소자들 및 상기 더미 소자들을 포함하는 소자들 중 서로 인접한 소자들의 위상 중심들 사이의 거리는 λ/2이고, λ는 능동 소자에 의해 방사되는 전자기 파의 파장인,
어레이 안테나.
According to claim 2,
Among the elements including the active elements and the dummy elements, a distance between phase centers of elements adjacent to each other is λ / 2, and λ is a wavelength of electromagnetic waves emitted by the active element,
Array antenna.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나 소자들은 제1 능동 소자들 및 제1 더미 소자들을 포함하고,
상기 제1 더미 소자들 중 적어도 하나는 상기 제1 능동 소자들 사이에 배치되는,
어레이 안테나.
According to claim 1,
The first antenna elements include first active elements and first dummy elements,
At least one of the first dummy elements is disposed between the first active elements,
Array antenna.
제1항에 있어서,
상기 제2 안테나 소자들은 제2 능동 소자들 및 제2 더미 소자들을 포함하고,
상기 제2 능동 소자들 중 적어도 둘은 서로 인접하게 배치되는,
어레이 안테나.
According to claim 1,
The second antenna elements include second active elements and second dummy elements,
At least two of the second active elements are disposed adjacent to each other,
Array antenna.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나 소자들의 능동 소자들 및 더미 소자들은 아래의 케이스들 중 적어도 하나에 따라 배열되는,
1) 일 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되는 제1 케이스,
2) 일 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되는 제2 케이스,
3) 일 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되는 제3 케이스,
4) 일 측에서 하나의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 다수의 더미 소자들이 배치되는 제4 케이스, 및
5) 일 측에서 2개의 더미 소자가 능동 소자와 다음 능동 소자 사이에 배치되고, 다른 측에서 다수의 더미 소자들이 배치되는 제5 케이스,
어레이 안테나.
According to claim 1,
The active elements and dummy elements of the first antenna elements are arranged according to at least one of the following cases,
1) a first case in which one dummy element is disposed between the active element and the next active element on one side, and one dummy element is disposed between the active element and the next active element on the other side,
2) a second case in which one dummy element is arranged between the active element and the next active element on one side, and two dummy elements are arranged between the active element and the next active element on the other side,
3) a third case in which two dummy elements on one side are disposed between the active element and the next active element, and on the other side two dummy elements are placed between the active element and the next active element,
4) a fourth case in which one dummy element is disposed between the active element and the next active element on one side, and a plurality of dummy elements are disposed on the other side, and
5) a fifth case in which two dummy elements are arranged between the active element and the next active element on one side, and a plurality of dummy elements are arranged on the other side,
Array antenna.
제1항에 있어서,
상기 제1 방사 패턴 및 상기 제2 방사 패턴이 서로 합성되어, 어레이 안테나의 시야가 증가되는,
어레이 안테나.
According to claim 1,
The first radiation pattern and the second radiation pattern are combined with each other to increase the field of view of the array antenna,
Array antenna.
제1항에 있어서,
상기 제1 그룹이 송신 소자들을 능동 소자들로서 포함하는 경우, 상기 제2 그룹은 수신 소자들을 능동 소자들로서 포함하고,
상기 제1 그룹이 수신 소자들을 능동 소자들로서 포함하는 경우, 상기 제2 그룹은 송신 소자들을 능동 소자들로서 포함하는,
안테나 어레이.
According to claim 1,
When the first group includes transmitting elements as active elements, the second group includes receiving elements as active elements,
When the first group includes receiving elements as active elements, the second group includes transmitting elements as active elements,
Antenna array.
전자기 파를 방사하는 능동 소자; 및
상기 능동 소자와 동일한 폼 팩터를 갖고, 상기 능동 소자의 일 측 또는 양 측에 배치되는 적어도 하나의 더미 소자
를 포함하는 어레이 안테나.
An active element that emits electromagnetic waves; And
At least one dummy element having the same form factor as the active element and disposed on one side or both sides of the active element.
Array antenna comprising a.
제10항에 있어서,
상기 능동 소자 및 상기 적어도 하나의 더미 소자를 포함하는 소자들 중 서로 인접한 소자들의 위상 중심들 사이의 거리는 λ/2이고, λ는 상기 전자기 파의 파장인,
어레이 안테나.
The method of claim 10,
A distance between phase centers of elements adjacent to each other among the elements including the active element and the at least one dummy element is λ / 2, and λ is a wavelength of the electromagnetic wave,
Array antenna.
제10항에 있어서,
상기 적어도 하나의 더미 소자는 적어도 하나의 역상 더미 소자 및 적어도 하나의 동상 더미 소자를 포함하고,
상기 적어도 하나의 역상 더미 소자는 상기 전자기 파에 기초하여 상기 전자기 파의 에너지의 일부를 재방사하여 상기 전자기 파를 억제하고,
상기 적어도 하나의 동상 더미 소자는 상기 전자기 파에 기초하여 상기 전자기 파의 에너지의 다른 일부를 재방사하여 상기 전자기 파를 증폭하는,
어레이 안테나.
The method of claim 10,
The at least one dummy element includes at least one inverse dummy element and at least one in-phase dummy element,
The at least one inverse dummy element suppresses the electromagnetic wave by reradiating a part of the energy of the electromagnetic wave based on the electromagnetic wave,
The at least one in-phase dummy element amplifies the electromagnetic wave by re-emitting another portion of the energy of the electromagnetic wave based on the electromagnetic wave,
Array antenna.
제12항에 있어서,
상기 적어도 하나의 더미 소자는 복수의 더미 소자들을 포함하는 경우,
상기 복수의 더미 소자들 중 상기 능동 소자와 가장 가까운 제1 더미 소자는 상기 역상 더미 소자에 해당하고,
상기 복수의 더미 소자들 중 상기 제1 더미 소자 다음으로 상기 능동 소자와 가까운 제2 더미 소자는 상기 동상 더미 소자에 해당하는,
어레이 안테나.
The method of claim 12,
When the at least one dummy element includes a plurality of dummy elements,
The first dummy element closest to the active element among the plurality of dummy elements corresponds to the inverse dummy element,
Among the plurality of dummy elements, a second dummy element close to the active element after the first dummy element corresponds to the in-phase dummy element,
Array antenna.
제10항에 있어서,
적어도 하나의 더미 소자에 의해 상기 능동 소자의 최대 방사 패턴이 억제되고, 어레이 안테나의 시야가 증가되는,
어레이 안테나.
The method of claim 10,
The maximum radiation pattern of the active element is suppressed by at least one dummy element, and the field of view of the array antenna is increased.
Array antenna.
제10항에 있어서,
상기 능동 소자는 송신 소자 또는 수신 소자에 해당하는,
어레이 안테나.
The method of claim 10,
The active element corresponds to a transmitting element or a receiving element,
Array antenna.
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