KR20190093124A - Esa 계측을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
위상 안테나 어레이들을 테스트하기 위한 방법들 및 시스템들은 위상 안테나 어레이 및 프로브 안테나를 서로에 대한 상대적 위치들에 위치시키며, 이들 중 하나는 송신기로서 동작하고, 다른 하나는 수신기로서 동작할 수 있다. 송신기는 복수의 전자기파들을 순차적으로 방사할 수 있지만, 위상 안테나 어레이는 각각의 방사된 전자기파에 대해 상이하게 조정되거나 구성된다. 수신기는, 각각의 방사된 전자기파에 응답하여, 대응 수신 RF(radio frequency) 신호를 수신할 수 있다. 프로세서는 수신 RF 신호들을 사용하여 위상 안테나 어레이의 하나 이상의 성능 파라메타를 결정할 수 있다.
Description
안테나들은 전형적으로 사용하기 전에 테스트 된다. 안테나의 테스트는 그 안테나의 성능 파라메타(parameter)들을 정확한 측정을 제공하는데 중요하다. 안테나들이 원하는대로 또는 이론적으로 예상한 대로 수행되지 않는 것은 매우 일반적이고 빈번하다. 따라서, 안테나 테스트는 필드(field)에서 사용되기 전에 안테나의 실제 성능 메트릭스(metric)들 또는 파라메타(parameter)들을 측정하거나 평가하기 위해 실행된다.
위상 안테나 어레이들의 경우, 성능 파라메타들은 전형적으로 동작 가능한 대역폭 및 온도에 대해 측정된다. 성능 파라메타들을 측정하는 것은 전형적으로 원 거리에서 실행되는 무선(over-the-air) 테스팅을 수반한다. 종래의 안테나 계측은, 예를 들어, 원거리(far-field) 무반향(anechoic) 챔버(chamber)들 또는 콤펙트 레인지(compact range)와 같은 고가의 대형 테스트 스테이션(station)들을 필요로 한다. FAT(Factory Acceptance Test)를 수행하기 위한 종래 방식은 소량 시장들(예를 들어, 화기 관제 전투기 레이더(fire-control fighter jet radar) 위상 어레이들)에는 적합하지만, 대량 시장들(예를 들어, 5G 기지국(base station) 위상 어레이들) 또는 중량(moderate-volume) 시장들(예를 들어, 공중 위성통신(airborne satcom) 위상 어레이들)에는 적합하지 않다. 특히, 대부분의 종래 테스트 기법들은 비싸고, 비교적 큰 테스트 공간을 필요로 하며, 일부 성능 측정들을 수행하는데 적합하지 않을 수 있다.
위상 안테나 어레이들 및 다른 안테나들을 테스트하는데 있어서 보통 사용되는 무반향 챔버들은 고가일 수 있다. 그 비용은 대개 챔버의 사이즈에 따라 증가한다. 또한, 대부분의 테스트 장비는 고가일 수 있으며, 제어 또는 모니터하기 어려울 수 있다. 이러한 어려움은 테스트 프로세스를 느리게 만들 수 있으며, 따라서, 전체 비용이 더 추가될 수 있다.
일 측면에 있어서, 본 명세서에 개시된 발명 개념들의 실시예들은 위상 안테나 어레이들을 테스트하기 위한 방법에 관한 것이다. 그 방법은 위상 안테나 어레이 및 프로브 안테나를 서로에 대한 상대적 위치들에 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 위상 안테나 어레이는 복수의 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 위상 안테나 어레이가 송신 안테나로서 작용하고, 프로브 안테나가 수신 안테나로서 작용하거나, 프로브 안테나가 송신 안테나로서 작용하고, 위상 안테나 어레이가 수신 안테나로서 작용할 수 있다. 그 방법은 송신 안테나가 복수의 전자기파들을 순차적으로 방사하는 것을 포함할 수 있다. 그 방법은 복수의 전자기파들의 각각의 전자기파의 송신 동안에 대응 구성 기법에 따라 위상 안테나 어레이를 동작시키는 것을 포함할 수 있다. 대응 구성 기법은 전자기파의 송신 동안에 활성화되는 안테나 소자들의 개별 세트 또는 전자기파의 송신 동안에 복수의 안테나 소자들에 적용된 개별 위상 코딩 기법을 정의할 수 있다. 그 방법은 각각의 방사된 전자기파에 응답하여, 수신 안테나가 대응 수신 RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 그 방법은 수신 RF 신호들을 사용하여, 복수의 안테나 소자들의 각각의 안테나 소자에 대한 대응 진폭 및 위상 파라메타들을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 그 방법은 복수의 안테나 소자들에 대해 결정된 진폭 및 위상 파라메타들을 사용하여 위상 안테나 어레이의 하나 이상의 성능 파라메타들을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
추가적인 측면에 있어서, 안테나 서브 어레이들은, 대응 안테나 소자들이 각각의 크기를 가지며 각각의 주파수 서브 대역을 지원하는, 안테나 서브 어레이들의 그룹을 포함할 수 있다. 안테나 서브 어레이들은, 대응 안테나 소자들이 상이한 크기를 가지며 상이한 주파수 서브 대역을 지원하는, 안테나 서브 어레이들의 또 다른 그룹을 포함할 수 있다.
추가적인 측면에 있어서, 그 방법은 위상 안테나 어레이에 대해 근거리 장소에 프로브 안테나를 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 성능 파라메타는 동일 편파 안테나 이득, 교차 편파 안테나 이득, 동일 편파 안테나 지향성, 교차 편파 안테나 지향성, 안테나 빔폭, 방사 전력, 교차 편파 식별도, 안테나 이득 대 잡음 온도, 에러 벡터 크기, 인접 채널 전력비, 펄스 품질, 하나 이상의 사이드 로브 레벨들, SNR(Signal-to-Noise Ratio), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
추가적인 측면에 있어서, 그 방법은 복수의 안테나 소자들의 각각에 대해 결정된 진폭 및 위상 파라메타들을 사용하여, 위상 안테나 어레이의 원거리 응답을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 추가적인 측면에 있어서, 대응 구성 기법에 따라 위상 안테나 어레이를 동작시키는 것은, 복수의 안테나 소자들을 한번에 하나씩 활성화시키는 것을 포함할 수 있다. 각각의 안테나 소자는 복수의 전자기파들 중 소정 전자기파를 송신하도록 활성화될 수 있으며, 프로브 안테나는 안테나 소자에 의한 전자기파의 송신에 응답하여, 대응 수신 RF 신호를 수신할 수 있다. 각각의 안테나 소자는 프로브 안테나에 의한 복수의 전자기파들 중 소정 전자기파의 송신에 응답하여, 대응 수신 RF 신호를 수신하도록 활성화될 수 있다. 그 방법은 안테나 소자의 활성화 동안 수신된, 대응 수신 RF 신호를 사용하여, 복수의 안테나 소자들의 각각의 안테나 소자에 대해, 대응 진폭 및 위상 파라메타들을 결정하는 것을 더 포함할 수 있다.
추가적인 측면에 있어서, 대응 구성 기법에 따라 위상 안테나 어레이를 동작시키는 것은, 복수의 전자기파들의 각각의 전자기파의 송신 동안 개별 위상 코딩 기법에 따라 복수의 안테나 소자들을 위상 조정하는 것을 포함할 수 있다. 각각의 위상 코딩 기법은, 복수의 전자기파들 중 대응 전자기파의 송신 동안에 복수의 안테나 소자들에 적용되는 대응 위상 편이 세트 또는 대응 시간 지연 세트를 정의할 수 있다. 그 방법은 대응 위상 편이 세트 또는 대응 시간 지연 세트에 따라 위상 조정되는 복수의 안테나 소자들에 의해 복수의 전자기파들의 각각의 전자기파를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 복수의 안테나 소자들에 의한 전자기파의 송신에 응답하여 프로브 안테나는 대응 수신 RF 신호를 수신할 수 있다. 그 방법은 프로브 안테나 의해 복수의 전자기파들의 각각의 전자기파를 송신하는 것을 포함할 수 있으며, 프로브 안테나에 의한 전자기파의 송신에 응답하여, 위상 안테나 어레이는 대응 수신 RF 신호를 수신한다.
추가적인 측면에 있어서, 대응 구성 기법에 따라 위상 안테나 어레이를 동작시키는 것은, 복수의 전자기파들의 각각의 전자기파의 송신 동안에, 개별 위상 코딩 기법에 따라 복수의 안테나 소자들 중 활성 안테나 소자들의 그룹을 위상 조정하는 것을 포함할 수 있다.
추가적인 측면에 있어서, 그 방법은 복수의 전자기파들의 송신 동안에 프로브 안테나 또는 위상 안테나 어레이를 사전 정의된 경로를 따라 이동시킴으로써 상대적 위치들을 수정하는 것을 더 포함할 수 있다.
추가적인 측면에 있어서, 그 방법은 개별적인 편파들을 가진 적어도 2개의 프로브 안테나를 위치시키거나, 단일의 이중 편파 프로브 안테나를 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 추가적인 측면에 있어서, 그 방법은 위상 안테나 어레이에 대해 상대적인 다양한 위치들에 상이한 중심 주파수들에서 동작하는 복수의 프로브 안테나들을 위치시키는 단계를 포함할 수 있다.
추가적인 측면에 있어서, 그 방법은 복수의 안테나 소자들에 사전 정의된 위상 오프셋을 적용시키며, 수신 안테나의 주 로브에 대한 각도 오프셋으로 하나 이상의 추가 수신 신호들을 수신하는 것을 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 본 명세서에 개시된 발명 개념들의 실시예들은 위상 안테나 어레이들을 테스트하는 방법에 관한 것이다. 그 방법은 복수의 안테나 소자들을 포함하는 위상 안테나 어레이 및 프로브 안테나를 서로에 대해 상대적 위치들에 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 위상 안테나 어레이가 송신 안테나로서 작용하고, 프로브 안테나가 수신 안테나로서 작용하거나, 프로브 안테나가 송신 안테나로서 작용하고, 위상 안테나 어레이가 수신 안테나로서 작용할 수 있다. 그 방법은 프로브 안테나와 복수의 안테나 소자들의 각각의 안테나 소자 간의 신호 전파 시간들의 차이들을 보상하기 위해, 대응 위상 편이 또는 대응 시간 지연을 복수의 안테나 소자들의 각각의 안테나소자에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 그 방법은 송신 안테나로 전자기파를 방사시키는 것을 포함할 수 있다. 그 방법은 전자기파의 방사에 응답하여 수신 안테나가 수신 RF 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 그 방법은 수신 RF 신호를 사용하여 위상 안테나 어레이의 하나 이상의 성능 파라메타를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
추가적인 측면에 있어서, 그 방법은 위상 안테나 어레이에 대해 상대적인 근거리 위치에 프로브 안테나를 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 추가적인 측면에 있어서, 하나 이상의 성능 파라메타들은 동일 편파 안테나 이득, 교차 편파 안테나 이득, 동일 편파 안테나 지향성, 교차 편파 안테나 지향성, 안테나 빔폭, 방사 전력, 교차 편파 식별도, 안테나 이득 대 잡음 온도, 에러 벡터 크기, 인접 채널 전력비, 펄스 품질, 하나 이상의 사이드 로브 레벨들 및 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 포함할 수 있다.
추가적인 측면에 있어서, 그 방법은 개별적인 편파들을 가진 적어도 2개의 프로브 안테나들을 위치시키거나, 단일의 이중 편파 프로브 안테나를 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 측면에 있어서, 그 방법은 위상 안테나 어레이에 대해 상대적인 하나 이상의 위치에 상이한 중심 주파수들에서 동작하는 복수의 프로브 안테나들을 위치시키는 것을 포함할 수 있다.
일 측면에 있어서, 본 명세서에 개시된 발명 개념들의 실시예들은 위상 안테나 어레이들을 테스트하는 시스템에 관한 것이다. 그 시스템은 복수의 안테나 소자들을 포함하는 위상 안테나 어레이 또는 위상 안테나 어레이에 대한 상대적 위치에 위치된 프로브 안테나에 통신가능하게 연결된 신호 생성기 회로를 포함할 수 있다. 신호 생성기 회로는 위상 안테나 어레이 또는 프로브 안테나에 의한 송신을 위한 하나 이상의 송신 RF 신호들을 생성할 수 있다. 위상 안테나 어레이가 송신 안테나로서 작용하고, 프로브 안테나가 수신 안테나로서 작용할 수 있거나, 프로브 안테나가 송신 안테나로서 작용하고, 위상 안테나 어레이가 수신 안테나로서 작용할 수 있다. 그 시스템은 신호 생성기 회로, 위상 안테나 어레이, 및 프로브 안테나에 통신 가능하게 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 송신 RF 신호와 관련된 복수의 전자기파들을 송신 안테나가 순차적으로 방사하도록 할 수 있다. 프로세서는 복수의 전자기파들의 각각의 전자기파의 송신 동안에, 대응 구성 기법에 따라 위상 안테나 어레이를 동작시킬 수 있다. 대응 구성 기법은 전자기파의 송신 동안에 활성화되는 안테나 소자들의 개별 세트 또는 전자기파의 송신 동안에 복수의 안테나 소자들에 적용되는 개별 위상 코딩 기법을 정의할 수 있다. 프로세서는 각각의 방사 전자기파에 응답하여, 수신 안테나로부터 대응 수신 RF 신호를 획득할 수 있으며, 수신 RF 신호는 방사된 전자기파에 응답하여 수신 안테나에 의해 수신된다. 프로세서는 수신 RF 신호들을 사용하여, 복수의 안테나 소자들의 각각의 안테나 소자에 대한 대응 진폭 및 위상 파라메타들을 결정할 수 있다. 프로세서는 복수의 안테나 소자들에 대해 결정된 진폭 및 위상 파라메타들을 사용하여 위상 안테나 어레이의 하나 이상의 성능 파라메타들을 결정할 수 있다.
추가적인 측면에 있어서, 프로세서는 위상 안테나 어레이 내에 내장될 수 있다.
본 명세서에 개시된 발명 개념의 구현들은 이하의 상세한 설명을 고려할 때 더 잘 이해될 수 있다. 이러한 설명은 포함된 도면들을 참조하여 이루어지며, 도면은 축척으로 도시된 것이 아니고, 일부 특징들은 명확성을 위해 과장되거나, 생략되거나 유사한 개략적으로 표현될 수 있다. 도면들에 있어서, 유사한 참조 번호는 동일하거나 유사한 소자, 특징, 또는 기능을 나타내거나 지칭한 것일 수 있다. 도면들에 있어서:
도 1은 본 개시의 발명 개념에 따른, 위상 안테나 어레이 테스트 환경의 예시적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 2a 내지 2c는 본 개시의 발명 개념에 따른, 개별적이고 예시적인 빔 형성기 회로들을 가진 다양한 WSA 안테나 어레이들의 예시적인 실시예들을 도시한 블록도들이다.
도 3은 본 개시의 발명 개념에 따른, 위상 안테나 어레이들의 테스트 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 발명 개념에 따라, 도시된 위상 안테나 어레이의 각 안테나 소자들에 대한 진폭/위상 응답들에 기초하여 위상 안테나 어레이(106)의 원거리 응답을 결정하는 방식을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 개시의 발명 개념에 따라, 도시된 위상 안테나 어레이의 각 안테나 소자들의 위상/진폭 응답들을 도시한 예시적인 시뮬레이션 결과들이다.
도 6은 본 개시의 발명 개념에 따라, 도 5에 도시된 안테나 소자들의 위상/진폭 응답들을 사용하여 결정된 위상 안테나 어레이의 예시적인 원거리 응답이다.
도 7은 본 개시의 발명 개념에 따른, 위상 안테나 어레이들을 테스트하는 또 다른 방법(700)을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 발명 개념에 따른, 위상 안테나 어레이 테스트 시스템의 블록도이다.
도 9는 본 개시의 발명 개념에 따른, 또 다른 위상 안테나 어레이 테스트 시스템의 블록도이다.
방법들 및 시스템들의 다양한 실시예들의 세부 사항은 첨부된 도면들 및 이하의 설명에서 설명된다.
도 1은 본 개시의 발명 개념에 따른, 위상 안테나 어레이 테스트 환경의 예시적인 실시예를 도시한 도면이다.
도 2a 내지 2c는 본 개시의 발명 개념에 따른, 개별적이고 예시적인 빔 형성기 회로들을 가진 다양한 WSA 안테나 어레이들의 예시적인 실시예들을 도시한 블록도들이다.
도 3은 본 개시의 발명 개념에 따른, 위상 안테나 어레이들의 테스트 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 발명 개념에 따라, 도시된 위상 안테나 어레이의 각 안테나 소자들에 대한 진폭/위상 응답들에 기초하여 위상 안테나 어레이(106)의 원거리 응답을 결정하는 방식을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 개시의 발명 개념에 따라, 도시된 위상 안테나 어레이의 각 안테나 소자들의 위상/진폭 응답들을 도시한 예시적인 시뮬레이션 결과들이다.
도 6은 본 개시의 발명 개념에 따라, 도 5에 도시된 안테나 소자들의 위상/진폭 응답들을 사용하여 결정된 위상 안테나 어레이의 예시적인 원거리 응답이다.
도 7은 본 개시의 발명 개념에 따른, 위상 안테나 어레이들을 테스트하는 또 다른 방법(700)을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 개시의 발명 개념에 따른, 위상 안테나 어레이 테스트 시스템의 블록도이다.
도 9는 본 개시의 발명 개념에 따른, 또 다른 위상 안테나 어레이 테스트 시스템의 블록도이다.
방법들 및 시스템들의 다양한 실시예들의 세부 사항은 첨부된 도면들 및 이하의 설명에서 설명된다.
본 명세서에 개시된 발명 개념들의 상세한 실시예들을 설명하기 전에, 본 명세서에 개시된 발명 개념들은 구성요소들 및 회로들의 새로운 구조적 조합 및 특정 구성의 구체적인 구성들을 포함하되, 그에 국한되지 않음을 알아야 한다. 따라서, 본 명세서에 있어서 설명에 이점을 갖는 통상의 기술자들이 쉽게 알 수 있는 구조적 세부 사항들을 가진 본 개시를 모호하지 않도록 하기 위해, 대부분의 경우, 구성요소들 및 회로들의 구조, 방법들, 기능들, 제어 및 배열은 쉽게 이해할 수 있는 블록 표현들 및 개략도들에 의해 도면들에 도시되었다. 또한, 본 명세서에 개시된 발명 개념들은 본 명세서에 제공된 도면들에 묘사된 특정 실시예들에 한정되지 않으나, 청구 범위들의 표현에 따라 고려되어야 한다.
본 명세서에 기술된 방법들 및 시스템들은 정확하고, (예를 들어, 종래의 테스트 기법들과 비교하여)비교적 빠르고, 효율적인 위상 안테나 어레이 테스트 방법들을 허용한다.
종래의 안테나 테스트 방법들은 하루에 하나 또는 매우 적은 위상 안테나 어레이들의 테스트가 가능한 반면, 본 명세서에 기술된 방법들 및 시스템들은 하루에 많은 위상 안테나 어레이들의 테스트가 가능하다. 예를 들어, 도 3 및 7에 관하여 아래에 설명된 그 방법들은 시간 대신 약 7초 이내에 위상 안테나 어레이의 방사 패턴을 결정할 수 있게한다. 증가된 테스트 속도는 주어진 개수(예를 들어, 수천 개의)의 위상 안테나 어레이들을 테스트하기 위해 비교적 적은 개수의 테스트 시스템들(또는 테스트 장비)을 사용할 수 있게 하며, 따라서, 사용된 테스트 공간을 감소시킨다. 무반향 챔버들이 매우 비싸고 그들의 가격이 그들의 사이즈에 따라 증가하므로, 사용된 테스트 장비의 감소와 테스트 공간의 감소는 테스트 비용을 감소시킨다.
또한, 종래 안테나 테스트 방법들 및 시스템들은 대개 유지될 필요가 있는 이동 기계 부품들(예를 들어, 모터들)을 채용한다. 이들 이동 기계 부품들은 테스트 방법들의 복잡성을 가중시킬 수 있고, 테스트 프로세스를 느리게 할 수 있다. 특히, 프로브 안테나(probe antenna) 또는 위상 안테나 어레이를 회전시키거나 이동시키기 위해 모터를 사용하면 시간 지연 또는 위상 편이(phase shift) 세트를 적용하여 위상 안테나 어레이의 안테나 소자들을 조정하는 것보다 더 느리고 정확하지 않을 수 있다.
이제 도면들을 참조하면, 도 1에는 본 개시의 발명 개념에 따른, 위상 안테나 어레이 테스트 환경(100)의 예시적인 실시예를 나타나는 도면이 도시된다. 간단히 요약하자면, 위상 안테나 어레이 테스트 환경(100)은 안테나 테스트 챔버(102), 안테나 테스트 제어 시스템(104), 위상 안테나 어레이(106), 및 아래에서 개별적으로 또는 조합하여 프로브 안테나(108)로서 지칭되는 프로브 안테나들(108a 내지 108c)와 같은 하나 이상의 프로브 안테나들(probe antennas)을 포함한다. 안테나 테스트 제어 시스템(104), 위상 안테나 어레이(106), 및 하나 이상의 프로브 안테나들(108)은 안테나 테스트 챔버(102) 내에 배열될 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104) 및 하나 이상의 프로브 안테나들(108)은 위상 안테나 어레이(106)를 테스트하기 위한 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)을 형성하는 것으로 볼 수 있다. 도 1은 테스트 중인 단일 위상 안테나 어레이(106)를 도시하고 있으나, 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)은 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 복수의 위상 안테나 어레이들(106)을 테스트하는데 사용될 수 있다.
안테나 테스트 챔버(102)는 RF(radio frequency) 무반향 챔버를 포함할 수 있다. RF 무반향 챔버는 위상 안테나 어레이(106) 또는 하나 이상의 프로브 안테나(108)에 의해 방사된 전자기파들의 반사를 완전히, 또는 실질적으로 흡수하도록 설계된 룸(room)일 수 있다. 예를 들어, RF 무반향 챔버의 벽들, 천장 및 바닥은 전자기파 흡수 물질로 만들어지거나 덧대어 수 있다. RF 무반향 챔버의 벽들 및 천장은 또한, 주변 환경의 전자기파들이 무반향 챔버로 침투하는 것을 차단하도록 설계될 수 있다. 테스트 챔버(102)는 테스트 될 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110) 및 위상 안테나 어레이(들)(106)를 호스트 하도록 크기조정 될 수 있다. 예를 들어, 테스트 챔버(102)의 크기는 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)의 구성요소들의 크기, 테스트 될 위상 안테나 어레이(들)(106)의 크기, (예를 들어, 주어진 시간당) 테스트 될 위상 안테나 어레이(들)의 개수, 위상 안테나 어레이(들)(106)와 프로브 안테나(들)(108) 사이의 거리(들), 또는 그들의 조합을 기초하여 정의될 수 있다.
일부 구현들에 있어서, 테스트 될 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110) 및 위상 안테나 어레이(들)(106)는 개방 공간(또는 실외)에 배열될 수 있다. 특히, 본 개시에서 설명된 위상 안테나 어레이들을 테스트 하기 위한 실시예들은 (테스트 챔버(102) 내에서가 아닌) 개방 공간 환경에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 전자기파 흡수 물질은 그라운드(ground)의 반사를 막거나 완화시키기 위해 위상 안테나 어레이(들)(106)와 프로브 안테나(들)(108) 사이의 그라운드의 일부분 상에 놓여질 수 있다. 개방 공간 테스트 환경 내의 배경 잡음(background noise)을 제거하거나 완화시키기 위해 다른 기법들이 채용될 수 있다.
오퍼레이터(operator)는 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)을 사용하여 위상 안테나 어레이(106)의 하나 이상의 성능 파라메타를 측정함으로써 위상 안테나 어레이(106)를 테스트할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 ESA(Electronically Scanned Array) 안테나 또는 AESA(Active Electronically Scanned Array) 안테나일 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 어레이를 형성하는 복수의 안테나 소자들(방사 소자들이라고도 함)(112)을 포함할 수 있다. 안테나 소자들(112)의 어레이는 1차원(1D) 어레이, 2차원(2D) 어레이, 또는 3차원(3D) 어레이일 수 있다. 각각의 안테나 소자들(112)은 송신 및 수신 RF(Radio Frequency) 신호들을 수신하거나, 송신하거나, 또는 교대하도록 구성된 개별 안테나로서 작용할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 복수의 안테나 소자들(112)이 통신 가능하게 연결된 RF 증폭기들 및 위상 편이기들(또는 시간 지연 소자들)의 네트워크를 포함할 수 있다. RF 증폭기들 및 위상 편이기들(또는 시간 지연 소자들)의 네트워크는 위상 안테나 어레이(106)에 의해 수신되거나 송신되는 빔들의 조정할 수 있다.
제조될 때, 위상 안테나 어레이(106)는 이득(G, gain), 지향성, 방사 패턴, 빔폭, 방사 전력(또는 EIRP(Effective isotropic radiated power)), 교차 상관 식별도(cross correlation discrimination), G/T(gain-to-noise-temperature), EVM(error vector magnitude), ACPR(adjacent channel power ratio), 펄스 품질(pulse quality), 사이드 로브 레벨(side lobe level), SNR(signal-to-noise ratio), 또는 이들의 조합과 같은 특정 성능 파라메타들(또는 무선 특성들)을 가지도록 설계될 수 있다. 그러나, 제조 및/또는 설계 에러들로 인해, 위상 안테나 어레이(106)는 원하는 대로 수행할 수 있으며, 위상 안테나 어레이(106)의 실제 성능 파라메타들은, 예를 들어, 위상 안테나 어레이(106)의 설계 프로세스 동안에 정의된, 대응하는 이론적 성능 파라메타들과 상이할 수 있다. 본 명세서에 개시된 위상 안테나 어레이 테스트 프로세스들은 위상 안테나 어레이(106)의 실제 성능 파라메타들(또는 무선 특성들)을 측정할 수 있게 한다.
본 명세서에 개시된 테스트 프로세스들 동안에, 위상 안테나 어레이(106)는 송신 안테나로서 동작(또는 작동)할 수 있는 반면, 프로브 안테나(들)(108)은 수신 안테나(들)로서 동작할 수 있거나, 위상 안테나 어레이(106)는 수신 안테나로서 동작(또는 작동)할 수 있는 반면, 프로브 안테나(들)(108)은 송신 안테나(들)로서 동작할 수 있다. 예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 프로브 안테나(108)가 전자기파들을 방사하도록 할 수 있으며, 위상 안테나 어레이(106)는 전자기파들의 송신에 응답하여 대응 RF 신호들을 수신할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106)가 특정 전자기파들을 방사하도록 할 수 있으며, 프로브 안테나(들)(108)는 전자기파들의 송신에 응답하여 대응 수신 RF 신호들을 수신할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 수신된 RF 신호들에 기초하여 위상 안테나 어레이(106)의 하나 이상의 실제 성능 파라메타들을 결정(또는 계산)할 수 있다.
프로브 안테나(들)(108)는 혼 안테나(horn antenna), 루프 프로브 안테나(loop probe antenna), 직사각형 안테나(rectangular antenna), 다이폴 안테나 프로브(dipole antenna probe), 또는 통상의 기술자들에게 알려진 다른 타입의 안테나를 포함할 수 있다. 프로브 안테나(들)(108)는 단일 편파형(single polarized) 또는 이중 편파형(dual polarized)일 수 있다. 하나 이상의 프로브 안테나(들)(108)는 위상 안테나 어레이(106)에 대해 고정된 위치(들)에 배열될 수 있다. 하나 이상의 프로브 안테나(들)(108)는 위상 안테나 어레이(106)의 정면(평면 또는 곡선)에 대해 수직인 축(114)에 대하여 다른 각도들로 배열되거나 위치될 수 있으며, 위상 안테나 어레이(106)를 따라 안테나 소자들(112)이 배열된다. 예를 들어, 프로브 안테나(108a)는 θ0 = 0°로 배열될 수 있으며, 프로브 안테나(108b)는 θ1 = 45°로 배열될 수 있으며, 프로브 안테나(108c)는 θ2 = 60°로 배열될 수 있다. 하나 이상의 프로브 안테나들(108)은 다양한 각도 및 위치들을 따라서 배열될 수 있는데,, 포인트들(116)은 그 다양한 각도들 또는 위치들을 나타낼 수 있다. 축(114)은 위상 안테나 어레이(106)의 중심 포인트를 가리킬 수 있다(또는 통과할 수 있다). 프로브 안테나들(108)이 위치할 수 있는 축(114)(또는 포인트들(116))에 대한 각도들은 3차원(3D) 공간에 있어서 정의될 수 있다. 프로브 안테나들(108)이(또는 프로브 안테나들이 따라서) 위치될 수 있거나 배열될 수 있는 축(114)에 대해 잠재적인 각도들을 정의하는 포인트들(116)은 반구(half sphere) 또는 2차원(2D) 평면을 형성할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 개시의 발명 개념들에 따른, 프로브 안테나들(108)의 다양한 배열들이 도시된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)은 수평 편파(horizontally polarized) 프로브 안테나(108-1) 및 수직 편파(vertically polarized) 프로브 안테나(108-2), 또는 보다 일반적으로 적어도 2개의 서로 다른 편파의 프로브 안테나들을 포함할 수 있다. 프로브 안테나들(108-1, 108-2)은 이하에서 개별적 또는 집합적으로 프로브 안테나(들)(108)로서 또한 지칭된다. 서로 다른 편파의 프로브 안테나들(108-1, 108-2)은 (예를 들어, 축(114)에 대해 0°내지 3°또는 0°내지 5° 차이 나는 대응 각도들로) 서로에 대해 비교적 가까이 배열되거나 위치할 수 있으며, 또는 (예를 들어, 축(114)에 대해 10°이상 차이 나는 대응 각도들로) 서로 상당히 떨어져 배열되거나 위치할 수 있다. 서로 다른 편파의 프로브 안테나들(108-1, 108-2)은 (예를 들어, 안테나 테스트 챔버(102)의 그라운드(ground) 또는 바닥(floor)에 대해) 다른 고도에 위치될 수 있거나 동일한 고도를 따라 위치될 수 있다. 서로 다른 편파의 프로브 안테나들(108-1, 108-2)은 이중 편파 전자기파들의 방사 또는 수신을 허용하여, 위상 안테나 어레이(106)의 개별적인 편파 구성요소들과 관련된 성능 파라메타들을 측정할 수 있게 한다. 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)은 서로 다른 편파의 프로브 안테나들의 여러 쌍들을 포함할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)은 다른 중심 주파수들(f1, f2, ..., fn)(n은 1보다 큰 정수)과 연관된 다른 주파수 대역들에서 동작하는 복수의 프로브 안테나(108-1 내지 108-n)(본 명세서에서는 개별적으로 또는 조합하여 프로브 안테나(들)(108)라고 지칭함)를 포함할 수 있다. 각 프로브 안테나(108-i, i는 1,2,...,n)는 주파수들(f1, f2, ..., fn)의 대응 중심 주파수(fi)에서 동작하도록 구성될 수 있다. 프로브 안테나들(108-1 내지 108-n)은 (예를 들어, 축(114)에 대해 0°내지 3°또는 0°내지 5° 차이 나는 대응 각도들로) 서로에 대해 비교적 가까이 배열되거나 위치할 수 있으며, 또는 (예를 들어, 축(114)에 대해 10°이상 차이 나는 대응 각도들로) 서로 상당히 떨어져 배열되거나 위치할 수 있다. 프로브 안테나들(108-1 내지 108-n)은 (예를 들어, 안테나 테스트 챔버(102)의 그라운드(ground) 또는 바닥(floor)에 대해) 다른 고도에 위치될 수 있거나 동일한 고도를 따라 위치될 수 있다. 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)은 (n-튜플(108-1 내지 108-n)과 같은) 프로브 안테나들의 복수의 n-튜플(n-tuples)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로브 안테나들의 적어도 2개의 n-튜플들은 다른 편파형(예를 들어, 하나의 n-튜플은 수평 편파형이며, 다른 하나의 n-튜플은 수직 편파형일 수 있음)일 수 있다.
주어진 중심 주파수(fi)에서 동작하는 프로브 안테나들(108-i)은 다른 위치들(예를 들어, 축(114)에 대해 다른 각도들)에 위치할 수 있다. 개별적인 주파수 대역들에서 동작하는 프로브 안테나들(108-1 내지 108-n)의 사용은 다른 주파수들에서 전자기파들을 방사하거나 수신할 수 있으며, 넓은 주파수 대역(예를 들어, 프로브 안테나들(108-1 내지 108-n)이 동작하는 주파수 대역들의 조합)에서의 위상 안테나 어레이(106)의 성능 파라메타들을 평가할 수 있다. 개별적인 주파수 대역들에서 동작하는 프로브 안테나들(108-1 내지 108-n)의 사용은 위상 안테나 어레이(106)의 동작 주파수 대역을 결정할 수 있게 한다.
도 2c를 참조하면, 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)은 위상 안테나 어레이(106)에 대해 이동하도록 구성된 프로브 안테나(108)를 포함할 수 있다. 위치 시스템(도 1 및 도 2a 내지 2c에 도시되지 않음)은 프로브 안테나(108)가 예를 들어, 사전 정의된 경로(path)(예를 들어, 하나 이상의 직선들 또는 곡선들)를 따라 이동하거나, 또는 사전 정의된 위치들(예를 들어, 도 1에서 포인트들(116)로 표시된 위치들) 간에 이동하게 할 수 있다. 위치 시스템은 위상 안테나 어레이(106) 또는 프로브 안테나(108)와 위상 안테나 어레이(106) 모두가 대응하는 사전 정의된 경로를 따라 또는 대응하는 사전 정의된 위치들 간에 이동하게 할 수 있다. 이동 프로브 안테나(108) 및/또는 이동 위상 안테나 어레이(106)를 사용하면, 복수의 위상 안테나 어레이들(106)에 대한 성능 파라메타들의 측정을 도모할 수 있거나, 위상 안테나 어레이(106)의 추가적인 성능 파라메타들(예를 들어, 방사 패턴 또는 하나 이상의 사이드 로브 레벨들)의 측정을 도모할 수 있다. 예를 들어, 복수의 위상 안테나 어레이들(106)을 테스트할 때, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이들(106)이 한번에 하나씩 활성화되도록 할 수 있으며, 예를 들어, 활성 위상 안테나 어레이(106)가 프로브 안테나(들)(108)에 대해 사전 정의된 위치에 위치되도록, 프로브 안테나(108), 또는 복수의 위상 안테나 어레이들(106)이, 사전 정의된 동작 패턴을 따라 이동하게 할 수 있다. 예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 (1) 위상 안테나 어레이들(106)이 사정 정의된 경로를 따라, 특정 거리만큼 변위되도록 하며, (2) 특정 위치에 위치된 위상 안테나 어레이(106)를 활성화 시키고, (3) 활성 위상 안테나 어레이와 프로브 안테나(들)(108) 사이에 전자기파들의 방사를 발생시키며, (4) 모든 위상 안테나 어레이들(106)이 테스트를 위해 활성화될 때까지 (1) 내지 (4) 단계들을 반복시킬 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 프로브 안테나(108)가 복수의 사전 정의된 변위들을 따라 이동하게 하며, 모든 위상 안테나 어레이들(108)이 테스트 될 때까지 각각의 변위 후에 개별적인 위상 안테나 어레이(106)를 활성화시킬 수 있다.
본 개시에 의해 프로브 안테나들(108)의 다른 배열들 또한 고려된다. 예를 들어, 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)은 도 2a 내지 2c에 관하여 상기에 기재된 배열의 조합에 따른 하나 이상의 프로브 안테나들(108)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)은 위상 안테나 어레이(106)에 대해 이동하도록 구성된 적어도 한 쌍의 서로 다른 편파의 프로브 안테나들(108)을 포함할 수 있다. 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)은 다른 주파수 대역들에서 동작하며, 위상 안테나 어레이(106)에 대해 이동하도록 구성된 n-튜플의 프로브 안테나(108)를 포함할 수 있다. 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)은 (예를 들어, 하나의 n-튜플은 수평 편파이며, 다른 하나의 n-튜플은 수직 편파인) 서로 다른 편파의 (각 n-튜플에 있어서의 프로브 안테나(108)가 다른 주파수 대역들에서 동작하는) 적어도 2개의 n-튜플들의 프로브 안테나들을 포함할 수 있다. 프로브 안테나들의 적어도 2개의 n-튜플들은 위상 안테나 어레이(106)에 대해 이동하도록 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(들)(106)와 프로브 안테나(들)(108)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 하나 이상의 전자 디바이스들 및 하나 이상의 전기/전자 회로의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 신호 생성기 회로(signal generator circuit), 네트워크 분석기(network analyzer), 신호 분석기(signal analyzer), 제어기(controller), 프로세서(processor), 메모리(memory), 컴퓨팅 디바이스(computing device), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(들)(106) 또는 프로브 안테나(들)(108)에 의한 전자기파 방사를 제어할 수 있다. 예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(들)(106) 또는 프로브 안테나(들)(108)에 의해 전자기파로서 송신될 RF 신호들을 생성 및 제공할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(들)(106)의 구성 기법들(또는 빔 조정)을 제어할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106)에 구성 기법(또는 위상 구성 기법)을 나타내는 명령들을 송신할 수 있다. 구성 기법(또는 위상 구성 기법)은, 활성화될 위상 안테나 어레이(106)의 안테나 소자들(112)의 그룹, 다양한 안테나 소자들(112)(예를 들어, 모든 안테나 소자들(112) 또는 활성화 될 안테나 소자들의 그룹)에 대한 위상 편이들(또는 시간 지연들), 다양한 안테나 소자들(112)에 대한 감쇄 또는 전력 증폭 값들, 또는 이들의 조합을 나타낼 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 구성 기법들이 위상 안테나 어레이(106)에 의해 구현되는 순서 및 타이밍을 제어할 수 있다.
안테나 테스트 제어 시스템(104)은 수신 안테나(들)(프로브 안테나(들)(108) 또는 위상 안테나 어레이(106))에 의해 수신된 RF 신호들을 획득할 수 있으며, 수신된 수신 RF 신호들을 프로세스하여 위상 안테나 어레이(106)의 성능 파라메타들을 결정하거나 계산할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106)의 성능 파라메타들을 연산할 수 있으며, 메모리 또는 원격 데이타베이스에 저장하거나, 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(110)에 통신 가능하게 연결된 디스플레이 디바이스 상에 디스플레이하기 위해 연산된 성능 파라메타들을 제공할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 또한 위상 안테나 어레이(들)(106) 및 프로브 안테나(들)(108)의 위치들을 제어하기 위한 위치 시스템에 통신 가능하게 연결될 수 있다.
안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위치 시스템(도 1에 도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 위치 시스템은 안테나 테스트 제어 시스템(104)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 위치 시스템은 위상 안테나 어레이(106) 또는 프로브 안테나(들)(108)를 기계적으로 지원하기 위한 하나 이상의 기계 구조들을 포함할 수 있다. 위치 시스템은 위상 안테나 어레이(106) 또는 프로브 안테나(들)(108)가 자동으로 다른 위치들 간에 또는 사전 정의된 경로를 따라 이동하도록 하는 모터(motor), 휠(wheel), 또는 다른 기계 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 위치 시스템은 안테나 테스트 제어 시스템(104)으로부터 명령들(또는 명령들을 나타내는 신호들)을 수신할 수 있으며, 위상 안테나 어레이(106) 또는 프로브 안테나(들)(108)가 예를 들어, 위에서 설명한 바와 같이, 다른 사전 정의된 위치들 간에 또는 사전 정의된 경로를 따라 이동하게 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 발명 개념들에 따른, 위상 안테나 어레이의 테스트 방법(300)을 나타내는 흐름도가 도시된다. 간단히 말하면, 방법(300)은 둘 중 하나는 송신 안테나로서 작용하고, 다른 하나는 수신 안테나로서 작용하는, 위상 안테나 어레이 및 프로브 안테나를 서로에 대한 상대적 위치들에 위치시키는 것을 포함할 수 있으며(블록 302), 송신 안테나가 복수의 전자기파들을 순차적으로 방사하는 것을 포함할 수 있다(블록 304). 방법(300)은 대응 구성 기법에 따라, 복수의 전자기파들의 각 전자기파의 송신 동안에 위상 안테나 어레이를 동작시키는 것을 포함하며(블록 306), 각각의 방사 전자기파에 응답하여, 수신 안테나가 하나 이상의 대응 수신 RF(radio frequency) 신호들을 수신하는 것을 포함할 수 있다(블록 308). 방법(300)은 수신 RF 신호들을 사용하여 복수의 안테나 소자들의 각각의 안테나 소자에 대해, 대응 신호 응답을 결정하는 것을 포함할 수 있으며(블록 310), 복수의 안테나 소자들에 대해 결정된 신호 응답을 사용하여 위상 안테나 어레이의 하나 이상의 성능 파라메타들을 결정하는 것을 포함할 수 있다(블록 312).
방법(300)은 위상 안테나 어레이(106) 및 프로브 안테나(108)를 서로에 대한 상대적인 위치들에 위치시키는 것을 포함할 수 있는데, 그들 중 하나는 송신 안테나로서 작용하고, 다른 하나는 수신 안테나로서 작용한다(블록 302). 위상 안테나 어레이(106)의 테스트 프로세스 동안에, (프로브 안테나(108)는 수신 안테나로서 작용하는 반면) 위상 안테나 어레이(106)는 송신 안테나로 작용할 수 있거나, (프로브 안테나(108)는 송신 안테나로서 작용하는 반면) 위상 안테나 어레이(106)는 수신 안테나로 작용할 수 있다. 상호 관계의 원리하에서, 위상 안테나 어레이(106)의 수신 및 송신 속성들은 동일하다. 예를 들어, 위상 안테나 어레이(106)의 방사 패턴은 송신 모드와 수신 모드에 있어서 동일하다. 따라서, 위상 안테나 어레이(106)의 성능 파라메타들을 측정하는 경우, 위상 안테나 어레이는 송신 안테나 또는 수신 안테나로서 작용하도록 배열될 수 있다.
안테나 테스트 제어 시스템(104)은 테스트 스케쥴(schedule)(또는 테스트 플랜)을 포함하거나, 엑세스 할 수 있다. 테스트 스케쥴은 위상 안테나 어레이(106) 및 프로브 안테나(108) 중에 어느 엔티티(entity)가 송신 안테나로서 작용하고 어느 엔티티가 수신 안테나로서 작용하는지의 표시, 사용된 프로브 안테나들(108)의 개수, 위상 안테나 어레이(106) 및 프로브 안테나(들)(108)의 상대적 위치들, (예를 들어, 방사된 전자파들로서) 송신될 송신 RF 신호들의 시퀀스(sequence), 타이밍 정보(예를 들어, 각 송신 RF 신호의 송신 시간 또는 송신 RF 신호들의 연속하는 송신 간의 시간 간격들), 위상 안테나 어레이의 복수의 구성 기법들, 이동 정보(예를 들어, 프로브 안테나(108) 또는 위상 안테나 어레이(106)가 이동할 장소 및/또는 때), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 프로브 안테나(106)의 속성(예를 들어, 성능 파라메타, 크기 및 형상과 같은 기하학적 파라메타, 프로브 안테나(108)의 유형, 또는 그들의 조합). 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106)에 있어서의 안테나 소자들(112)의 개수, 안테나 소자들(112)의 배열(예를 들어, 어레이에 있어서의 열 및 행들의 개수와 각각의 열 또는 행에 있어서의 안테나 소자들의 개수), 안테나 소자들(112) 간의 간격, 3차원(3D) 공간에서의 안테나 소자들의 위치들, 안테나 소자들의 배향들, 위상 안테나 어레이(106)의 형상(예를 들어, 평면 또는 곡선), 또는 이들의 조합과 같은, 위상 안테나 어레이(106)의 디자인 속성들의 표시들을 포함하거나, 엑세스할 수 있다.
위상 안테나 어레이(106)를 테스트하는 프로세스의 시작시, 사용자(예를 들어, 기술자)는 대응 기계 지지 소자들 상에 위상 안테나 어레이(106) 및 프로브 안테나(108)를 수동으로 위치시키거나 장착시킬 수 있다. 기계 지지 소자들은 사전 정의된 테스트 위치들에 위치될(즉, 고정될) 수 있다. 기계 지지 소자들의 위치들은 조절 가능할 수 있으며, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106) 및 프로브 안테나(108)가 테스트 될 사전 정의된 위치들로 프로브 안테나(108), 위상 안테나 어레이(106), 또는 대응 기계 지지 소자들을 이동시키도록 위치 시스템에 지시할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 프로브 안테나(108)(또는 하나 초과의 프로브 안테나가 사용된 경우, 프로브 안테나들(108) 중 하나)를 향하도록 위치할 수 있다.
프로브 안테나(108)를 위치시키는 것은, 위상 안테나 어레이(106)에 대해 근거리 장소에 프로브 안테나(108)를 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 위상 안테나 어레이(106)와 프로브 안테나(108) 간의 거리는 송신된 RF 신호(또는 방사된 전자기파)의 주 파장(λ) 미만, 2×λ 미만, 3×λ 미만, 또는 5×λ 미만일 수 있다. 이러한 배열은 비교적 작은 안테나 테스트 챔버(102)를 사용할 수 있게 한다. 일부 경우들에 있어서, 사용자 또는 위치 시스템은 위상 안테나 시스템(106)에 대해 원거리 장소에 프로브 안테나(108)를 위치시킬 수 있다. 그 경우들에 있어서, 위상 안테나 어레이(106)와 프로브 안테나(108) 간의 거리는, 예를 들어, 5×λ 초과, 10×λ 초과, 또는 얼마간 다른 사전 정의된 거리를 초과할 수 있다.
프로브 안테나(108)를 위치시키는 것은, 단일의 이중 편파 프로브 안테나(108)를 위치시키는 것 또는 도 2a와 관련하여 전술한 바와 같이, (예를 들어, 하나는 수평 편파 프로브 안테나를 포함하고, 하나는 수직 편파 프로브 안테나를 포함하는) 개별적인 편파들을 가진 적어도 두 개의 프로브 안테나들(108)을 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 또는 위치 시스템은 도 2a와 관련하여 전술한 바와 같이, 한 쌍의 서로 다른 편파형의 안테나들(108-1, 108-2) 또는 복수의 안테나 쌍들을 위치시킬 수 있다. 이중 편파 프로브 안테나(108) 또는 도 2a의 프로브 안테나들(108-1, 108-2)과 같이 한 쌍의 서로 다른 편파형의 안테나들을 사용하여, 위상 안테나 어레이(106)의 동일 편파 및 교차 편파 응답 또는 성능을 평가할 수 있다.
프로브 안테나(108)를 위치시키는 것은, 도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 위상 안테나 어레이(106)에 대해 상이한 위치들에 복수의 프로브 안테나들(108)을 위치시키는 것을 포함할 수 있다. 복수의 프로브 안테나들은 도 2b와 관련하여 전술한 바와 같이, 각각 n 개의 개별 동작 중심 주파수들(f1,f2, ...,fn)과 연관된 하나 이상의 n-튜플들을 포함할 수 있다. 다양한 중심 주파수들에 걸쳐 동작하는 복수의 프로브 안테나들을 사용하면, 비교적 넓은 주파수 대역에서의 위상 안테나 어레이(106)의 성능 파라메타들을 평가할 수 있게 된다. 예를 들어, 단일 프로브 안테나(108)를 사용하는 경우, 위상 안테나 어레이(106)의 테스트는 프로브 안테나(108)의 동작 주파수 대역로 제한된다. 일부 경우들에 있어서, 프로브 안테나(들)(108) 및/또는 위상 안테나 어레이(106)는 도 2c와 관련하여 전술한 바와 같이, 이동하도록 구성될 수 있다.
방법(300)은 송신 안테나가 복수의 전자기파들을 순차적으로 방사하는 것을 포함할 수 있다(블록 304). 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 송신 안테나(위상 안테나 어레이(106) 또는 프로브 안테나(들)(108))로 명령들을 송신하여, 송신 안테나가, 예를 들어, 테스트 스케쥴을 따라, 복수의 전자기파들의 각각을 방사하도록 할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 송신 안테나에 의해 방사될 각각의 전자기파들에 대한 별도의 명령 또는 커맨드(command)를 송신하거나, 특정 시간 스케쥴에 따라 송신 안테나에 전자기파들을 송신하거나 방사하도록 명령하는 하나의 명령을 송신할 수 있다. 복수의 전자기파들은 단일 송신 RF 신호 또는 복수의 개별적인 송신 신호들(예를 들어, 개별적인 대역폭들 또는 중심 주파수들에 연관된 송신 RF 신호들)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 복수의 전자기파들을 방사하는 것은 송신 안테나가 다수의 시간 인스턴스(time instance)에 단일 송신 RF 신호를 반복적으로 송신하는 것, 다수의 시간 인스턴스에 단일 송신 RF 신호의 시간 편이 버전들을 송신하는 것, 또는 다수의 시간 인스턴스에 개별적인 송신 RF 신호들을 송신하는 것을 포함할 수 있다. 일반적으로, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 송신 안테나에 의해 송신될 송신 RF 신호(들), 각 전자기파의 방사 시간, 복수의 전자기파들의 송신될 순서, 또는 이들의 조합을 제어할 수 있다.
송신 안테나로서 작용하는 다수의 프로브 안테나들(108)이 이용되는 경우(예를 들어, 도 1, 2a 및 2b와 관련하여 개시된 바와 같이)에 있어서, 프로브 안테나들(108)은 한번에 하나씩 동시에 또는 순차적으로 송신할 수 있다. 또한, (도 2c와 관련하여 개시된 바와 같이) 송신 안테나로서 이동 프로브 안테나(108)가 사용되는 경우, 프로브 안테나(108)는 한 장소에 있는 동안 하나 이상의 송신들을 수행하고, 다른 장소로 이동하여 하나 이상의 다른 송신들을 수행한 다음, 3번째 장소 등으로 이동할 수 있다. 프로브 안테나(108)는 이동하는 동안 전자기파들을 송신(또는 방사)할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 전자기파가 송신 안테나에 의해 방사되거나 수신 안테나에 의해 수신되는 각각의 인스턴스에, 이동하는 프로브 안테나(108)의 장소(또는 이동하는 위상 안테나 어레이(106)의 장소)에 엑세스 할 수 있다.
방법(300)은 복수의 전자기파들의 각 전자기파의 송신 동안에 대응 구성 기법에 따라, 위상 안테나 어레이(106)를 동작시키는 것을 포함할 수 있다(블록 306). 각각의 구성 기법은 활성화될 위상 안테나 어레이(106)의 안테나 소자들(112)(예를 들어, 안테나 소자들(112)의 전부 또는 서브셋(subset)), 각 안테나 소자에 적용될 위상 편이(또는 시간 지연), 각 안테나 소자에 적용될 전력 증폭, 또는 이들의 조합을 나타낼 수 있다. 각 구성 기법은 송신 안테나에 의해 방사된 대응 전자기파와 연관될 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 (예를 들어, 송신 안테나에 의해 대응 전자기파를 방사하기 전에) 적용될 각 구성 기법에 대한 위상 안테나 어레이(106)에 개별 명령을 송신할 수 있거나, 복수의 구성 기법들 및 각각의 구성 기법들을 적용하기 위한 시간 스케쥴을 나타내는 하나의 명령을 송신할 수 있다.
위상 안테나 어레이(106)가 송신 안테나로서 동작하는 경우에 있어서, 위상 안테나 어레이(106)는 대응 전자기파를 방사하기 전에 각 구성 기법을 적용하거나 구현할 수 있다. 예를 들어, 위상 안테나 어레이(106)는 송신 RF 신호의 표시 및 구성 기법의 표시를 수신할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 (예를 들어, 하나 이상의 안테나 소자들(112)을 활성화하거나, 하나 이상의 안테나 소자들(112)에 대응 위상 편이들 및 시간 지연들을 적용하거나, 하나 이상의 안테나 소자들(112)에 대응 전력 증폭들을 적용하거나, 또는 이들의 조합을 적용함으로써) 구성 기법을 적용하여, 각각의 활성 안테나 소자들(112)에 의해 송신 RF 신호를 송신할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)에 의해 방사되거나 송신된 전자기파는 활성 안테나 소자들(112)에 의해 방사된/송신된 파들의 합일 수 있다. 그 다음, 위상 안테나 어레이(106)는 또 다른 구성 기법을 적용하고, 현재의 활성 안테나 소자들(112)의 각각이 동일한(또는 또 다른) 송신 RF 신호를 송신함에 따라 새로운 전자기파를 방사할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 송신될/방사될 각각의 전자기파에 대해 다른 구성 기법을 적용할 수 있다.
위상 안테나 어레이(106)가 수신 안테나로서 동작하는 경우에 있어서, 위상 안테나 어레이(106)는 프로브 안테나(들)(108)가 대응 전자기파를 방사하기 전에(또는 동안에) 각각의 구성 기법을 적용하거나 구현할 수 있다. 예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 (예를 들어, 송신 RF 신호의 표시를 제공함으로써)프로브 안테나(108)가 전자기파를 송신하거나 방사하도록 지시할 수 있으며, 위상 안테나 어레이(106)가 구성 기법을 적용하도록 지시할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 프로브 안테나(108)에 의해 전자기파의 송신 또는 방사가 시작되기 전에 (예를 들어, 하나 이상의 안테나 소자(112)를 활성화 시키거나, 하나 이상의 안테나 소자(112)에 대응 위상 편이들 또는 시간 지연들을 적용하거나, 하나 이상의 안테나 소자(112)에 대응 전력 증폭들을 적용하거나, 또는 이들의 조합을 적용함으로써) 구성 기법을 적용할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)(또는 이들의 활성 안테나 소자들(112))는 적용된 구성 기법에 따라 동작하는 동안, 방사된 전자기파를 수신할 수 있다. 그 다음, 위상 안테나 어레이(106)는 프로브 안테나(108)에 의해 방사되거나 송신되는 또 다른 전자기파를 수신하기 위해 또 다른 구성 기법을 적용할 수 있다. 이 프로세스는 매번 위상 안테나 어레이(106)에 의해 적용된 다른(또는 개별) 구성 기법과 함께 반복될 수 있다. 프로브 안테나(108)는 (예를 들어, 송신 RF 신호에 대응하는) 동일 전자기파를 반복적으로 방사하거나 송신할 수 있다. 다시 말해서, 프로브 안테나(108)에 의해 송신된 복수의 전자기파들은 다른 시간 인스턴스들에 동일한 송신 RF 신호의 다수의 송신들을 포함할(또는 나타낼) 수 있다.
대응 구성 기법에 따라, 복수의 전자기파들의 각 전자기파의 송신 동안에 위상 안테나 어레이(106)를 동작시키는 것은, 복수의 전자기파들의 대응 전자기파의 송신 중에 각각의 안테나 소자가 활성화되도록 복수의 안테나 소자들(112)을 한번에 하나씩 활성화시키는 것을 포함할 수 있다. 각 구성 기법은 활성화될 위상 안테나 어레이(106)의 복수의 안테나 소자들 중 대응 안테나 소자(112)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나로서 동작할 때, 위상 안테나 어레이(106)는 제1 안테나 소자(112)를 활성화시키고, 활성화된 제1 안테나 소자(112)가 송신 RF 신호를 송신할 수 있는 반면, 안테나 소자들(112)의 나머지가 비활성화된다. 그 다음, 위상 안테나 어레이(106)는 (제1 안테나 소자(112)의 비활성 동안) 제2 안테나 소자(112)를 활성화시키며, 제2 안테나 소자(112)가 송신 RF 신호(또는 또 다른 송신 RF 신호)를 송신하게 할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 안테나 소자들(112)을 한번에 하나씩 연속하여 활성화시킬 수 있으며, 예를 들어, 위상 안테나 어레이(106)의 모든 안테나 소자(112)가 활성화되어, 송신 RF 신호(들)을 송신할 때까지, 활성화된 안테나 소자(112)가 송신 RF 신호(또는 대응 송신 RF 신호)를 송신하게할 수 있다.
수신 안테나로서 동작할 때, 위상 안테나 어레이(106)는, 활성화된 안테나 소자(112)가 프로브 안테나(108)에 의해 방사된 제1 전자기파를 수신하도록 (예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)으로부터의 명령 또는 커맨드에 기초하여) 안테나 소자(112)를 활성화시킬 수 있다. 그 다음, 위상 안테나 어레이(106)는, 현재 활성화된 안테나 소자(112)가 프로브 안테나(108)에 의해 방사된 제2 전자기파를 수신하도록 (이전에 활성화된 안테나 소자(112)를 비활성화시키는 동안) 또 다른 안테나 소자(112)를 활성화 시킬 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 안테나 소자들(112)을 한번에 하나씩 연속적으로 활성화시킬 수 있으며, 예를 들어, 위상 안테나 어레이(106)의 모든 안테나 소자들(112)이 활성화될 때까지, 각각의 활성화된 안테나 소자들(112)이 프로브 안테나(108)에 의해 방사된 전자기파를 수신할 수 있게 한다.
복수의 전자기파들의 각 전자기파의 송신 중에 대응 구성 기법에 따라, 위상 안테나 어레이(106)를 동작시키는 것은, 각 전자기파의 송신 중에, 각각의 위상 코딩 기법(coding scheme)에 따라, (예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)으로부터의 명령(들) 또는 커맨드(들)에 기초하여) 복수의 안테나 소자들(112)을 위상 조정하는 위상 안테나 어레이(106)를 포함할 수 있다. 각각의 위상 코딩 기법은 대응 전자기파의 송신 중에 복수의 안테나 소자들(112)에 적용되는 대응 위상 편이 세트(또는 대응 시간 지연 세트)를 정의할 수 있다. 즉, 각각의 위상 코딩 기법은 각각의 안테나 소자(112)에 대해 그 안테나 소자(112)가 동작할 대응 위상 편이(또는 대응 시간 지연)를 정의할 수 있다. 각각의 위상 코딩 기법은 또한 대응 전자기파의 송신 중에 복수의 안테나 소자들(112)에 적용되는 전력 증폭 세트를 정의할 수 있다. 즉, 각각의 위상 코딩 기법은 각각의 안테나 소자(112)에 대해 그 안테나 소자(112)가 동작할 대응 전력 증폭을 정의할 수 있다.
예를 들어, 송신 안테나로서 동작할 때, 위상 안테나 어레이(106)는 제1 위상 코딩 기법에 따라 안테나 소자들(112)을 위상 조정하여, 안테나 소자들(112)이 제1 위상 코딩 기법을 따라 동작하는 동안 송신 RF 신호를 송신하도록 할 수 있다. 이와 같이, 안테나 소자들(112)은 위상 안테나 어레이에 의해 방사된 전자기파를 형성하기 위해 더해지는 송신 RF 신호의 다양한 시간 지연(또는 위상 편이) 버전들을 동시에 송신할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 제2 위상 코딩 기법에 따라 안테나 소자들(112)을 위상 조정하여, 제2 위상 코딩 기법을 따라 송신하는 동안 안테나 소자들(112)이 송신 RF 신호(또는 또 다른 송신 RF 신호)를 송신하도록 할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 안테나 소자들(112)을 연속적으로 위상 조정하여, 모든 위상 코딩 기법들이 안테나 소자들(112)에 적용될 때까지 안테나 소자들(112)이 송신 RF 신호를 송신하게 할 수 있다. 송신 RF 신호(들)를 송신할 때 다양한 위상 코딩 기법을 적용함에 의해, 위상 안테나 어레이(106)는 복수의 전자기파들을 순차적으로 방사할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)에 의해 방사된 전자기파들은, 예를 들어, 개별적인 위상 코딩 기법들이 안테나 소자들(112)에 적용될 때, 서로 다를 수 있다.
수신 안테나로서 동작할 때, 위상 안테나 어레이(106)는 프로브 안테나(108)로부터 방사된 전자기파를 수신하도록 제1 위상 코딩 기법에 따라 안테나 소자들(112)을 위상 조정할 수 있다. 모든 안테나 소자들(112)이 (프로브 안테나(108)에 의해 방사된) 동일한 전자기파에 노출되는 동안, 서로 다른 위상 편이들(또는 시간 지연들)이 개별 안테나 소자들(112)에 적용될 수 있으면 안테나 소자들(112)은 전자기파(또는 대응 RF 신호)의 서로 다른 위상 편이(또는 시간 지연) 버전들을 수신할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 프로브 안테나(108)에 의해 방사된 또 다른 전자기파를 수신하도록 제2 위상 코딩 기법에 따라 안테나 소자들(112)을 위상 조정할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는, 프로브 안테나(108)에 의해 순차적으로 방사된 복수의 전자기파들을 수신하기 위해 (예를 들어, 사전 정의된 코딩 기법들의 세트의)모든 위상 코딩 기법들이 안테나 소자들(112)에 순차적으로 적용될 때까지, 안테나 소자들(112)의 위상 조정을 계속할 수 있다. 프로브 안테나(108)에 의해 순차적으로 방사된 복수의 전자기파들은 프로브 안테나(108)에 의해 반복적으로 송신되는 단일 송신 RF 신호와 관련될 수 있거나, 개별적인 송신 RF 신호들과 관련될 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 복수의 전자기파들의 각 전자기파의 송신 동안에 대응 구성 기법에 따라, 위상 안테나 어레이(106)를 동작시키는 것은, 복수의 안테나 소자들(112) 중 안테나 소자들의 그룹을 활성화시키며, 활성화된 그룹의 안테나 소자들을 위상 조정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, (송신 안테나로서 동작하는지 또는 수신 안테나로서 동작하는지 관계없이) 위상 안테나 어레이(106)는 한번에 하나의 그룹(예를 들어, 안테나 소자들의 블록)의 복수의 안테나 소자들(112)을 활성화시킬 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)는 안테나 소자들의 각각의 활성화된 그룹에 대응하는 복수의 위상 코딩 기법들을 순차적으로 적용할 수 있다. 예를 들어, 4개의 개별적인 위상 코딩 기법들이 4개의 활성화된 안테나 소자들(112)의 그룹에 순차적으로 적용될 수 있다. 각각의 코딩 기법은 활성 안테나 소자들의 대응하는 그룹의 안테나 소자들에 적용될 위상 편이들(또는 시간 지연들) 및/또는 전력 증폭들을 정의한다. 각각의 구성 기법은 활성화될 안테나 소자들의 그룹 및 그 안테나 소자들의 그룹에 적용될 위상 코딩 기법을 정의할 수 있다. 각각의 구성 기법이 활성화될 안테나 소자들의 대응 그룹(또는 블록) 및 그 활성 안테나 소자들의 그룹에 적용될 대응 위상 코딩 기법을 정의하는, 이러한 방식은, 안테나 소자들의 블록들을 개별적으로 테스트할 수 있게 한다.
방법(300)은 송신 안테나에 의해 방사된 각각의 전자기파에 응답하여, 대응 수신 RF신호를 수신하는 수신 안테나(위상 안테나 어레이(106) 또는 프로브 안테나(108))를 포함할 수 있다(블록 308). 위상 안테나 어레이(106)가 수신 안테나로서 동작할 때, 수신 RF 신호는 활성 안테나 소자들(112)에 의해 수신된 신호들의 합일 수 있다. 예를 들어, 안테나 소자들(112)이 한번에 하나씩 활성화되면, 각각의 수신 RF 신호는 활성 안테나 소자(112)에 관련된 임의의 위상 편이(또는 시간 지연) 값에 의해 위상 편이(또는 시간 지연) 되며/되거나, 활성 안테나 소자들과 관련된 진폭/전력 증폭 값에 의해 증폭된, 대응 활성 안테나 소자에 의해 수신된 신호일 수 있다. 안테나 소자들(112)이 한번에 하나의 그룹으로 활성화되면, 각각의 수신 RF 신호는 대응 활성 그룹의 안테나 소자들에 의해 수신된 신호들의 (예를 들어, 안테나 소자들의 그룹에 적용된 위상 코딩 기법에 따라) 위상 편이된(또는 시간 지연된) 버전들 및/또는 증폭된 버전들의 합일 수 있다. 개별 위상 코딩 기법들이 한번에 하나의 위상 코딩 기법으로, 모든 안테나 소자들(112)에 적용되면, 각각의 수신 RF 신호는 위상 안테나 어레이(106)의 복수의 안테나 소자들(112)에 의해 수신된 신호들의 (예를 들어, 적용된 위상 코딩 기법에 따라) 위상 편이된(또는 시간 지연된) 버전들 및/또는 증폭된 버전들의 합일 수 있다. 위상 편이(또는 시간 지연들) 및/또는 증폭들은 위상 안테나 어레이(106)의 RF 증폭기들 및 위상 편이기들(또는 시간 지연 소자들)의 네트워크에 의해 적용될 수 있거나, 위상 안테나 어레이(106)의 프로세서(또는 컨트롤러)에 의해 적용될 수 있다.
위상 안테나 어레이(106)가 송신 안테나로서 동작할 때, 각각의 수신 RF 신호는 프로브 안테나 어레이(108)와 관련된 임의의 진폭/전력 증폭에 의해 증폭된, (위상 안테나 어레이(106)에 의해 방사된 대응 전자기파에 응답하여) 프로브 안테나(108)에 의해 수신된 신호를 나타낼 수 있다. (예를 들어, 도 1, 2a 및 2b와 관련하여 개시된 바와 같이) 수신 안테나로서 작용하는 다수의 프로브 안테나(108)가 사용되는 경우에 있어서, 프로브 안테나들(108)은 동시에 또는 순차적으로 전자기파들을 수신할 수 있다(예를 들어, 한번에 하나씩 활성화 된다). 또한, (예를 들어, 도 2c와 관련하여 개시된 바와 같이) 이동하는 프로브 안테나(108)가 수신 안테나로서 사용된 경우, 그 프로브 안테나(108)는 한 장소에 있는 동안 하나 이상의 방사 전자기파들을 수신하고, 다른 장소로 이동하여 하나 이상의 다른 파들을 수신한 다음, 3번째 장소 등으로 이동할 수 있다. 프로브 안테나(108)는 이동하는 동안 전자기파들을 수신할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은, 전자기파가 송신 안테나에 의해 방사되거나 수신 안테나에 의해 수신되는 각각의 인스턴스에, 이동하는 프로브 안테나(108)의 장소(또는 이동하는 위상 안테나 어레이(106)의 장소)에 엑세스 할 수 있다.
방법(300)은, 복수의 안테나 소자들(112)의 각각의 안테나 소자(112)에 대해 수신 RF 신호들을 사용하여, 대응 신호 응답을 결정하는 것을 포함할 수 있다(블록 310). 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 수신 안테나로부터 복수의 수신 RF 신호들을 획득할 수 있다. 전술한 바와 같이, 복수의 수신 RF 신호들의 각각은 (송신기 또는 수신기로서 작용하는) 대응 안테나 소자(112), (송신기들 또는 수신기들로서 작용하는) 활성 안테나 소자들의 대응 그룹 및 활성 안테나 소자들의 그 그룹에 적용된 대응 위상 코딩 기법 또는 위상 안테나 어레이의 (송신기들 또는 수신기들로서 작용하는) 복수의 안테나 소자들(112)에 적용된 대응 위상 코딩 기법과 관련될 수 있다.
위상 안테나 어레이(106)가 K(K는 정수)개의 안테나 소자들을 가지며 안테나 테스트 시스템(104)에 의해 N(N은 정수) 개의 수신 RF 신호들이 획득된다고 가정하면, (주파수 영역에 있어서) 각각의 수신 RF 신호 Yi(ω)는,
로서 설명될 수 있다. 정수 i는 송신 안테나(또는 수신 안테나)에 의한 신호 송신(또는 수신) 이벤트들의 인덱스(index) 또는 수신 RF 신호들의 인덱스를 나타낸다. 정수 k는 위상 안테나 어레이(106)의 안테나 소자들(112)의 인덱스를 나타낸다. 신호 X(ω)는 송신 안테나에 의해 사용되는 송신 RF 신호를 나타내며, ω는 각주파수(angular frequency)이다. 각각의 파라메타 Wi,k는 k번째 안테나 소자와 관련되고, 예를 들어, i번째 송신/수신 이벤트 동안 적용된 위상 코딩 기법에 의해 정의된 복합 가중 파라메타(complex weighting parameter)일 수 있다. 예를 들어, 복합 가중 파라메타 Wi,k는 i번째 송신/수신 이벤트 동안 k번째 안테나 소자에 의해 송신되거나 수신된 신호에 대해, 위상 안테나 어레이(106)에 의해 적용되는 시간 지연(또는 위상 편이) 및/또는 전력 증폭을 나타낼 수 있다. 본 명세서에서 사용된 송신 또는 수신 이벤트는 송신 안테나(또는 수신 안테나)에 의한 전자기파의 송신(또는 수신)을 지칭한다. 모든 k = 1,...,K 및 모든 i = 1,...N에 대한 복합 가중 파라메타들 Wi,k는, 이들 파라메타들이 다양한 송신/수신 이벤트 동안 위상 안테나 어레이(106)에 의해 적용된 구성 기법들(또는 위상 코딩 기법들)에 사전 정의될 수 있으므로, 안테나 테스트 제어 시스템(104)에 알려져 있다. 각 파라메타 Ak는 k번째 안테나 소자와 관련된 복합 가중 파라메타일 수 있으며, 그 복합 가중 파라메타는 k번째 안테나 소자와 위상 안테나 어레이 간의 거리, 송신 또는 수신 방향으로의 프로브 안테나(108)의 이득(gain), 송신 또는 수신 방향으로의 k번째 안테나 소자의 이득, 또는 이들의 조합에 기인한 위상 편이 및 신호 감쇄를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복합 가중 파라메타 Ak는 i번째 송신/수신 이벤트 동안 k번째 안테나 소자에 의해 송신되거나 수신되는 신호에 대해, 위상 안테나 어레이(106)에 의해 적용되는 시간 지연(또는 위상 편이) 및/또는 전력 증폭을 나타낼 수 있다. k = 1,...,K에 대한 복합 가중 파라메타들 Ak는 방정식(1) 집합에서의 미지수들이다.
방정식(1)의 집합에서의 공식은 각각의 수신 RF 신호 Yi(ω)가, 주파수 영역에 있어서, 송신 RF 신호 X(ω)의 가중합으로서 표현될 수 있음을 나타낸다. 위상 안테나 어레이(106)의 모든 안테나 소자들(112)이 각각의 송신/수신 이벤트들 동안에 위상 안테나 어레이(106)에 의해 적용되는 개별적인 위상 코딩 기법으로 활성화되는 경우에 있어서, 복합 가중 파라메타들 Ak는 모든 k = 1,...,K에 대해 비-제로(non-zero)일 수 있으며, 복합 가중 파라메타들 Wi,k는 모든 i = 1,...,N 및 모든 k = 1,...,K에 대해 비-제로일 수 있다. 안테나 소자들(112)이 한번에 하나의 그룹씩 활성화되는 경우에 있어서, 방정식(1) 집합은,
로서 다시 쓰여질 수 있으며, 여기서 Si는 i번째 송신/수신 이벤트 동안 활성 안테나 소자들에 대한 인덱스들의 집합을 나타낸다. 안테나 소자들(112)이 한번에 하나씩 활성화되는 경우에 있어서, 방정식(1) 집합은,
로 축소되며, 여기서 정수 q(i)는 i번째 송신/수신 이벤트 동안 활성 안테나 소자의 인덱스를 나타낸다.
송신 RF 신호 X(ω) 및 복합 가중 파라메타들 Wi,k 는 이미 알려져 있으므로, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106)에 의해 적용되거나 구현된 구성 기법들의 타입에 따라 방정식(1), (2), 또는 (3)의 집합들 중 임의의 집합을 사용하여 복합 가중 파라메타들 Ak에 대해 계산할 수 있다. 예를 들어, 방정식 (3)을 사용하면, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 Aq(i)를 다음과 같이 계산할 수 있다.
안테나 테스트 제어 시스템(104)은, N≥K이고, N 개의 방정식(1)이 선형적으로 독립적이면, 복합 가중 파라메타들 Ak에 대한 방정식(1)의 집합을 풀 수 있다. 사용된 위상 코딩 기법들은 방정식(1)의 집합이 N≥K와 선형적으로 독립적이 되도록 (예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)에 의해) 선택되거나 디자인될 수 있다. 방정식(2)의 집합에 대해, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은, 활성 안테나 소자들의 각각의 그룹(또는 블록) Si에 대한 방정식들의 수가 그 그룹(또는 블록) 내에서의 안테나 소자들의 수보다 크거나 같은 경우에, 활성화된 안테나 소자들의 대응 그룹과 관련된 방정식들의 각각의 서브셋을 개별적으로 풀 수 있다. 안테나 소자들 Si의 각각의 그룹(또는 블록)과 관련된 위상 코딩 기법들은, 그 그룹(또는 블록) 내의 안테나 소자들의 개수보다 더 크게 되고, 대응 방정식들(방정식(2)의 집합 중에서)이 선형적으로 독립적이 되도록(예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)에 의해) 선택되거나 디자인될 수 있다.
복합 가중 파라메타들 Ak가 결정되면, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 각각의 안테나 소자(112)에 대한 신호 응답을 결정할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 각각의 복합 가중 파라메타들 Ak로 부터 (수신된/송신된 전자기파의 도착/출발 각을 따르는) 프로브 안테나 이득, 프로브 안테나와 k번째 안테나 소자 간의 전자기파의 전파로 인한 시간 지연, 및 프로브 안테나와 k번째 안테나 소자 간의 전자기파의 전파로 인한 전자기파 감쇄의 영향을 (만약에 있다면) 제거할 수 있다. 예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 아래의 방정식(5)와 같이 되도록 복합 가중 파라메타들 Bk의 새로운 집합을 계산할 수 있으며,
여기서, 
는 전자기파의 전파 각을 따르는 프로브 안테나(108)의 이득을 나타내며, 파라메타 
는 프로브 안테나(108)와 k번째 안테나 소자 사이의 전파기파의 전파에 기인한 진폭 감쇄 및 위상 편이를 나타낸다. 일부 경우들에 있어서, 진폭 감쇄 파라메타 
는 1과 같을 수 있다. 프로브 안테나(108)의 방사 패턴은 안테나 테스트 제어 시스템(104)에게 미리 알려질 수 있다. 예를 들어, 프로브 안테나(108)의 방사 패턴의 표현은 안테나 테스트 제어 시스템(104)에 의해 엑세스 가능한 메모리 내에 저장될 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 프로브 안테나(108)와 k번째 안테나 소자 사이의 거리에 기초하여 (인덱스 k를 갖는 각각의 안테나 소자에 대한) 파라메타 
를 미리 계산할 수 있다.
안테나 테스트 제어 시스템(104)은 각 안테나 소자에 대한 신호 응답을 
로 결정할 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)가 송신 안테나로서 작용하는 경우, 신호 응답 
는, k번째 안테나 소자와 관련하여 위상 안테나 어레이(106)에 적용된 (예를 들어, 위상 편이 및/또는 전력 증폭으로서) 가중치가 없을 때, k번째 안테나 소자의 표면에서 방사된 RF 신호로 간주될 수 있다. 복합 가중 파라메타 
는 k번째 안테나 소자의 위상 및 진폭 응답을 나타내는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 각 안테나 소자에 대한 신호 응답을 결정하는 것은 각 안테나 소자에 대한 위상 및 진폭 응답들(또는 위상 및 진폭 파라메타들)을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 복합 가중 파라메타 
에 의해 정의된 위상 및 진폭 응답들은 프로브 안테나(108) 및 위상 안테나 어레이(106)와 프로브 안테나(108) 간의 거리(또는 위치들)와 무관하다. (예를 들어, 위상 편이 및/또는 전력 증폭으로서) 복합 가중 Wi,k가 위상 안테나 어레이(106)에 의해 적용될 때, k번째 안테나 소자의 표면에서 방사된 RF 신호는 
와 같을 수 있다. 위상 안테나 어레이(106)가 수신 안테나로서 작용하는 경우에 있어서, 신호 응답 
는, (예를 들어, 위상 편이 및/또는 전력 증폭으로서) 임의의 가중치가 k번째 안테나 소자와 관련하여 위상 안테나 어레이(106)에 적용되기 전에 k번째 안테나 소자의 표면에서 수신된 RF 신호로 볼 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 예를 들어, 다수의 프로브 안테나(108)가 사용될 때, (방정식(1)과 유사한) 추가적인 방정식들이 공식화될 수 있다. 다수의 프로브 안테나들(108)은 (도 1와 관련하여 개시된 바와 같이) 개별적인 장소들, (도 2a와 관련하여 개시된 바와 같이) 개별적인 편파들, (도 2b와 관련하여 개시된 바와 같이)개별적인 동작 중심 주파수들, 또는 이들의 조합과 관련될 수 있다. 그 경우들에 있어서, (방정식(1)의 집합과 유사한) 방정식들의 개별 집합이 각각의 프로브 안테나(108)에 대해 공식화 될 수 있다. 따라서, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 여러 세트의 방정식을 풀 수 있으며, 각 안테나 소자에 대한 다수의 신호 응답(또는 다중 위상 및 진폭 응답들)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 주어진 안테나 소자에 대해, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 각각의 중심 주파수 및/또는 각각의 파 편파(예를 들어, 수평 및 수직 편파들)에 대한 신호 응답을 결정할 수 있다.
방법(300)은 복수의 안테나 소자들(112)에 대해 결정된 신호 응답들(또는 결정된 위상 및 진폭 파라메타들)을 사용하여 위상 안테나 어레이(106)의 하나 이상의 성능 파라메타들을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 각각의 안테나 소자들(112)에 대해 결정된 진폭/위상 응답(또는 진폭 및 위상 파라메타들)을 사용하여 위상 안테나 어레이(106)의 원거리 응답을 결정할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106)의 원거리 응답을 사용하여 위상 안테나 어레이(106)의 성능 파라메타들을 결정할 수 있다.
일부 경우들에 있어서, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 안테나 소자들의 위상/진폭 응답들 및 (예를 들어, 유사하게 동작하는 안테나 소자들(112)을 가정한 각각의 안테나 소자(112)의 방사 패턴을 나타내는) 평균 개별 안테나 소자 방사 패턴을 사용하여 위상 안테나 어레이(106)의 원거리 응답(또는 방사 패턴)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 위상 안테나 어레이의 원거리 응답(또는 방사 패턴)은 안테나 소자들(112)의 위상/진폭 응답들에 의해 스케일링된 평균 개별 안테나 소자 방사 패턴의 가중합으로서 계산될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 발명 개념들에 따라, 각각의 안테나 소자들(112)에 대한 진폭/위상 응답(또는 진폭 및 위상 파라메타들)에 기초하여 위상 안테나 어레이(106)의 원거리 응답을 결정하는 방식을 나타내는 블록도가 도시된다. 각각의 안테나 소자에 대한 위상/진폭 응답을 결정함으로써, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106) 주변의 폐쇄 표면(402) 상의 전기(또는 자기) 필드 및/또는 전류를 결정할 수 있다. 특히, 폐쇄 표면(402) 상의 전기(또는 자기) 필드 및/또는 전류는, 안테나 소자들(112)에 의해 방사된 전자기파들이 위상 안테나 어레이(106)의 측면들 또는 후면을 따라 전파하지 않기 때문에, 안테나 소자들(112)와 대면하는(또는 안테나 소자들의 정면에 있는) 폐쇄 표면(402)의 일부(404)상에서만 비제로(non-zero)이다.
표면 등가 원리(또는 표면 등가 정리)에 따라, 폐쇄표면 상에서의 필드들/전류들을 고유하게 알게 되면(예를 들어, 전기장(E), 자기장(H), 자속 밀도(B) 벡터, 또는 전류 밀도 벡터(J) 중 2개), 폐쇄 표면에 의해 정의된 볼륨(volume)의 내부 또는 외부 모두의 필드들/전류들을 고유하게 식별하거나 결정할 수 있다. 따라서, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은, 예를 들어, 위상 안테나 어레이(106)의 각각의 안테나 소자(112)에 대해 결정된 진폭/위상 응답에 기초한 폐쇄 표면(402)의 일부분(404)에 기초하여, 전기장(E) 및 전류 밀도(J) 벡터를 결정할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 폐쇄 표면(402)의 나머지 부분에 대해 전기장(E) 및 전류 밀도(J) 벡터를 0으로 설정할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 안테나 소자들(112)의 결정된 위상/진폭 응답들에 푸리에 변환(Fourier transform)을 적용하여, 표면 등가 원리에 따라 위상 안테나 어레이(106)의 원거리 응답을 결정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 개시의 발명 개념들에 따라, 위상 안테나 어레이(106)의 안테나 소자들(112)의 위상/진폭 응답들을 나타내는 예시적인 시뮬레이션 결과들이 도시된다. 각각의 다이아몬드 형상의 셀은 위상 안테나 어레이(106)의 대응 안테나 소자(112)를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 개시의 발명 개념들에 따라, 도 5에 도시된 안테나 소자들의 위상/진폭 응답들을 사용하여 결정된 위상 안테나 어레이(106)의 예시적인 원거리 응답이 도시된다. 도 6에 도시된 원거리 응답은 -100도 와 100도 사이의 방위각 범위와 -100도 내지 100도 사이의 고도각 범위를 따르는, 위상 안테나 어레이(106)의 방사 패턴을 나타낸다.
위상 안테나 어레이(106)가, k = 1,...,K에 대해, 복합 가중 파라메타들 Vk(또는 Wi,k)에 의해 정의된 안테나 소자들(112)에 위상 편이들(또는 시간 지연들) 및/또는 전력 증폭들을 적용하면, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 이들 복합 가중 파라메타들을, 예를 들어, VkBk(또는 Wi,kBk)와 같은, 안테나 소자들(112)의 위상/진폭 응답들에 통합시킬 수 있다. 위상/진폭 응답들 VkBk(또는 Wi,kBk)에 기초하여 폐쇄 표면(402) 상의 전기(또는 자기) 필드들/전류들을 결정함에 따라, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은, 푸리에 변환을 이용하여 k = 1, ..., K에 대해, 복합 가중 파라메타들 Vk(또는 Wi,k)에 따라 위상 조정될 때, 위상 안테나 어레이(106)의 원거리 응답(또는 방사 패턴)을 결정할 수 있다.
위상 안테나 어레이(106)의 결정된 방사 패턴에 기초하여, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은, 위상 안테나 어레이 이득(예를 들어, 동일 편파 이득 및 교차 편파 이득), 동일 편파 위상 안테나 어레이 지향성(예를 들어, 동일 편파 지향성 및 교차 편파 지향성), 위상 안테나 어레이 빔폭, 방사 전력, 교차 편파 식별도, 안테나 이득 대 잡음 온도, 에러 벡터 크기, 인접 채널 전력비, 펄스 품질, 하나 이상의 사이드 로브 레벨, SNR(signal-to-noise ratio), 또는 이들의 조합을 포함하는 위상 안테나 어레이의 하나 이상의 다른 성능 파라메타들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106)의 방사 패턴의 (주 로브(main lobe)에서의) 피크 값(peak value)에 기초하여 최고 위상 안테나 이득을 결정할 수 있다. 동일 편파 이득 및 교차 편파 이득을 결정하기 위해, 개별적인 편파들(도 2a와 관련하여 개시된 바와 같이)을 가진 두 개의 프로브 안테나들(108)이 사용될 수 있다. 하나의 프로브 안테나(108)는 (예를 들어, 둘 다 수평 편파를 갖는) 위상 안테나 어레이(106)와 유사한 편파형일 수 있으며, 또 다른 프로브 안테나는 교차 편파(예를 들어, 위상 안테나 어레이가 수평 편파를 가질 때 수직 편파)을 가질 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106)의 동일 편파 원거리 응답 및 교차 편파 원거리 응답을 결정할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 결정된 동일 편파 원거리 응답을 사용하여 동일 편파 이득을 결정할 수 있으며, 위상 안테나 어레이의 결정된 교차 편파 원거리 응답을 사용하여 교차 편파 이득을 결정할 수 있다.
안테나 테스트 제어 시스템(104)은 지향성을 다음과 같이 결정할 수 있으며,
여기서 
는 고도각(
) 및 방위각(
)을 따르는 위상 안테나 어레이(106)의 원거리 응답을 나타낸다. 동일 편파 지향성 및 교차 편파 지향성을 결정하기 위해, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106)의 동일 편파 원거리 응답 및 위상 안테나 어레이(106)의 교차 편파 원거리 응답에 대해 개별적으로 방정식(6)의 값을 구할 수 있다.
위상 안테나 어레이(106)의 안테나 빔폭은 반 전력 빔폭 또는 널 대 널(null to null) 빔폭으로 정의될 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은, 반 전력 빔폭의 경우에 있어서, 방사 패턴의 크기가 주 로브의 최고점으로부터 50％(또는 3dB) 만큼 감소하는 각도 이격을 결정할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 널 대 널 빔폭의 경우에 있어서, 방사 패턴의 크기가 주 로브의 피크로부터 0으로 감소하는 각도 이격을 결정할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 각각의 안테나 소자들(112)의 방사 전력들의 합으로서, 방사 전력을 결정할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은, 위상 안테나 어레이의 결정된 방사 패턴(들) 및/또는 위상 안테나 어레이(106)의 결정된 위상/진폭 응답들(또는 위상/진폭 파라메타들)을 사용하여, 교차 편파 식별도, 안테나 이득 대 잡음 온도, 에러 벡터 크기, 인접 채널 전력비, 펄스 품질, 하나 이상의 사이드 로브 레벨들, 및 SNR(signal-to-noise ratio)을 또한 결정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 개시의 발명 개념들에 따른, 위상 안테나 어레이들을 테스트하는 또 다른 방법(700)을 나타내는 흐름도가 도시된다. 간략히 말하면, 방법(700)은, 둘 중 하나는 송신 안테나로서 작용하고, 다른 하나는 수신 안테나로서 작용하는, 위상 안테나 어레이 및 프로브 안테나를 서로에 대한 상대적 위치들에 위치시키는 것을 포함할 수 있으며(블록 702), 프로브 안테나와 안테나 소자들 사이의 신호 전파 시간들의 차이들을 보상하기 위해 위상 안테나 어레이의 안테나 소자들에 위상 편이들을 적용하는 것을 포함할 수 있다(블록 704). 방법(700)은 송신 안테나가 전자기파를 방사하는 것(블록 706), 전자기파의 방사에 응답하여 RF 신호를 수신하는 것(블록 708), 및 수신 RF 신호를 사용하여 위상 안테나 어레이의 하나 이상의 성능 파라메타들을 결정하는 것을 포함할 수 있다(블록 710).
방법(700)의 단계(702)는 전술한 방법(300)의 단계(302)와 유사할 수 있다. 방법(700)은 프로브 안테나(108)와 안테나 소자들(112) 간의 신호 전파 시간들에 있어서의 차이들을 보상하기 위해 위상 안테나 어레이(106)가 안테나 소자들(112)에게 위상 편이들을 적용하게 하는 안테나 테스트 제어 시스템을 또한 포함할 수 있다(블록 704). 즉, 위상 편이들은, 안테나 소자들(112)에 의해 송신된 신호들이 수신 프로브 안테나(108)에서 구조적으로 합산되거나, 안테나 소자들(112)에 의해 수신된 신호들이 수신 위상 안테나 어레이(106)에서 구조적으로 합산되도록 적용된다. 예를 들어, 각각의 안테나 소자에 적용된 위상 편이(또는 시간 지연)는 프로브 안테나와 그 안테나 소자(112) 간의 전파 시간을 보상하도록 (예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)에 의해) 선택될 수 있다. 안테나 소자들(112)에 위상 편이들을 적용하여 프로브 안테나(108)와 안테나 소자들(112) 간의 신호 전파 시간들의 차이들을 보상함으로써, 위상 안테나 어레이(106)의 주 로브의 피크는 프로브 안테나(108)와 정렬될 수 있게 한다.
방법(700)의 단계들(706 및 708)은, 안테나 테스트 제어 시스템(104)에 의해 위상 안테나 어레이(106)가 공통 위상 오프셋(common phase offset)만큼 안테나 소자들(112)에 이미 적용된 위상 편이들을 증가(또는 변경)시키며, 또 다른 송신 수신 이벤트를 수행할 수 있게 된다는 점을 제외하고, 전술한 방법(300)의 단계들(304 및 308)과 유사할 수 있다. 이러한 위상 오프셋은 위상 안테나 어레이(106)의 주 로브의 피크(또는 주 로브)이 사전 정의된 각도만큼 회전되게 할 수 있다. 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 동일(또는 또 다른) 위상 오프셋 값(또는 오프셋 교정)만큼 안테나 소자들(112)에 적용된 위상 편이들(또는 시간 지연들)을 증가시키거나 변경하는 것을 반복하여 위상 안테나 어레이(106)의 방사 패턴을 추가로 경사지게 할 수 있다(또는 회전시킬 수 있다). 도 1을 다시 참조하면, 예를 들어, 오프셋 교정들은 위상 안테나 어레이(106)의 주 로브의 피크(또는 주 로브)가 각각의 오프셋 교정과 함께 새로운 위치 포인트(116)에 정렬되게 할 수 있다. 이러한 방식은 다양한 각도에서의 원거리 응답을 결정할 수 있게 한다. (대응 오프셋 교정과 관련된) 각각의 수신 RF 신호에 대해, 안테나 소자들의 교정된 위상과 관련된 (위상 안테나 어레이(106)의 방사 패턴의 주 로브의 피크에 대한) 방향각을 따르는 위상 안테나 어레이(106)의 이득(또는 원거리 응답)은 다음과 같이 결정될 수 있다.
여기서 GA는 방향각을 따르는 위상 안테나 어레이의 이득(또는 원거리 응답), GR은 기준 안테나(reference antenna)의 동일한 방향각(또는 표준 이득)을 따르는 이득(또는 원거리 응답), PA는 위상 안테나 어레이(106)의 수신된 전력, 및 PR은기준 안테나의 수신된 전력이다. 각각의 방향각에 대한 이득(GR) 및 전력(PR)은 안테나 테스트 제어 시스템(104)에 알려질(또는 엑세스 가능할) 수 있으며, 위상 안테나 어레이(106)의 전력(PA)은, 예를 들어, 위상 안테나 어레이에 의한 대응하는 수신(또는 송신) 신호에 기초하여 각각의 위상 교정(또는 위상 안테나 어레이(106)의 방사 패턴의 방향)마다 계산될 수 있다. 따라서, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 오프셋 교정들을 적용함으로써 위상 안테나 어레이(106)의 방사 패턴을 샘플링한다.
위상 안테나 어레이(106)의 방사 패턴(또는 원거리 응답)의 측정된 샘플들을 사용하여, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 위상 안테나 어레이(106)의 하나 이상의 성능 파라메타들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은, 도 3과 관련하여 전술한 바와 같이 측정된 방사 패턴(또는 이들의 샘플들)을 사용하여, 위상 안테나 어레이 이득(예를 들어, 동일 편파 이득 및 교차 편파 이득), 동일 편파 위상 안테나 지향성(예를 들어, 동일 편파 지향성 및 교차 편파 지향성), 위상 안테나 어레이 빔폭, 방사 전력, 교차 편파 식별도, 안테나 이득 대 잡음 온도, 에러 벡터 크기, 인접 채널 전력비, 펄스 품질, 하나 이상의 사이드 로브 레벨들, SNR(signal-to-noise ratio), 또는 이들의 조합을 포함하는 성능 파라메타들을 결정할 수 있다. 위상 오프셋 교정들을 적용함으로써, 안테나 테스트 제어 시스템(104)은 프로브 안테나(108) 근처의 어느 곳에서든 빔을 필수적으로 스캔하지 않고도 위상 안테나 어레이(160)의 원거리 응답을 결정할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 개시의 발명 개념들에 따른, 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(800)의 블럭도가 도시된다. 종래 테스트 시스템들이 전형적으로 복잡하고 고가의 장비로 간주되는 네트워크 분석기를 채용하는 반면, 그 시스템(800)은 위상 안테나 어레이(804)로부터 수신된 신호들을 중간 주파수로 하향 변환하는 제1 LNB(Low Noise Block) 하향 변환기(down converter)(802)(예를 들어, 회로)를 포함할 수 있다. 시스템(800)은 제1 DVB-T USB 디바이스(806) 및 컴퓨팅 디바이스(808)를 포함할 수 있다. 제1 DVB-T 디바이스(806)는 제1 LNB 하향 변환기(802)를 컴퓨팅 디바이스(808)에 연결할 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(808)는 예를 들어, 랩탑(laptop), 데크스탑(desktop), 하드웨어 서버(hardware server), 태블릿(tablet), 모바일 디바이스(mobile device), 또는 인쇄 회로 기판(printed circuit board)을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(808)는, 예를 들어, 위상 안테나 어레이의 위상 조정을 제어 및 모니터링 하거나, 수신 RF 신호들을 프로세싱하거나, 위상 안테나 어레이의 성능 파라메타들을 결정하거나, 또는 이들의 조합과 같이, 안테나 테스트 제어 시스템(104)에 의해 수행되는 전술한 작업들 및 프로세스들을 (예를 들어, 실행 가능한 소프트웨어 명령들을 통해) 수행하도록 구성될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(808)는 제2 DVB-T USB 디바이스(810) 및 제2 LNB(Low Noise Block) 하향 변환기(예를 들어, 회로)(812)를 통해 프로브 안테나(814)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 제2 LNB 하향 변환기(812)는 프로브 안테나(814)에 의해 획득된 수신 신호들을 중간 주파수로 하향 변환시킬 수 있다.
시스템(800)은 예를 들어, 기저대역 송신 RF 신호들을 생성하기 위한 신호 생성기 회로(818)를 포함할 수 있다. 신호 생성기 회로(818)는 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(808)로부터 명령을 수신하고/하거나 생성된 기저대역 송신 RF 신호들의 사본을 컴퓨팅 디바이스(808)에 제공하기 위해 컴퓨팅 디바이스(808)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 신호 생성기 회로(또는 디바이스)(818)는 송신 안테나(816)(상향 변환기 블록(또는 회로)을 통해 위상 안테나 어레이(804) 또는 프로브 안테나(814))에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 상향 변환기 블록(816)은 신호 생성기 회로(818)에 의해 제공된 신호들을 중간(또는 고) 주파수로 상향 변환시킬 수 있으며, 상향 변환된 신호들을 송신 안테나에 제공할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 개시의 발명 개념들에 따른, 또 다른 위상 안테나 어레이 테스트 시스템(900)의 블록도가 도시된다. 시스템(900)은, 시스템(800) 내의 컴퓨팅 디바이스(808)가 위상 안테나 어레이(904)와 통신 가능하게 연결된 USB 허브(908)로 대체되며, 위상 안테나 어레이가 시스템(800)내의 컴퓨팅 디바이스(808)에 의해 수행된 작업 또는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(906)를 포함하는 것을 제외하면, 시스템(800)과 유사할 수 있다. 특히, 프로세서(906)는, 예를 들어, 위상 안테나 어레이(904)의 위상 조정을 제어 및 모니터링 하거나, 수신 RF 신호들을 프로세싱하거나, 위상 안테나 어레이(904)의 성능 파라메타들을 결정하거나, 또는 이들의 조합과 같이, 안테나 테스트 제어 시스템(104)에 의해 수행되는 전술한 작업들 및 프로세스들을 (예를 들어, 실행 가능한 소프트웨어 명령들을 통해) 수행하도록 구성될 수 있다.
시스템들 및 방법들의 구성 및 배열은 본 명세서에서 예시적인 예들로 설명되며, 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 단지 몇몇 실시예가 본 명세서에서 상세하게 설명되었지만, 다양한 변형(예를 들어, 다양한 소자의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 파라메타들의 값, 장착 배치들, 재료들의 사용, 색상들, 방향들의 변형)이 가능하다. 예를 들어, 소자들의 위치는 반대로 또는 다르게 변화될 수 있으며, 개별적인 소자들의 성질 또는 수 또는 위치들은 변경되거나 추가될 수 있다. 따라서, 이러한 모든 수정들은 본 명세서에 개시된 발명 개념들의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 임의의 동작 흐름 또는 동작 방법의 순서 또는 차례는 대안적인 실시예들에 따라 변경되거나 재배열될 수 있다. 본 명세서에 개시된 발명 개념들의 넓은 범위를 벗어나지 않으면서, 예시적인 실시예들의 디자인, 동작 조건들 및 배열에서 다른 대체들, 수정들, 변경들, 및 생략들이 이루어질 수 있다.
Claims (20)
- 위상 안테나 어레이들을 테스트하는 방법으로서:
복수의 안테나 소자들을 포함하는 위상 안테나 어레이 및 프로브 안테나를 서로에 대한 상대적 위치들에 위치시키는 단계 - 위상 안테나 어레이가 송신 안테나로서 작용하고 프로브 안테나가 수신 안테나로서 작용하거나, 프로브 안테나가 송신 안테나로서 작용하고 위상 안테나 어레이가 수신 안테나로서 작용함 - ;
송신 안테나가 복수의 전자기파들을 순차적으로 방사하는 단계;
복수의 전자기파들의 각각의 전자기파의 송신 동안에, 대응 구성 기법에 따라 위상 안테나 어레이를 동작시키는 단계 - 대응 구성 기법은 전자기파의 송신 동안 활성화되는 안테나 소자들의 각각의 세트 또는 전자기파의 송신 동안 복수의 안테나 소자들에 적용되는 각각의 위상 코딩 기법을 정의함 - ;
각각의 방사된 전자기파에 응답하여, 수신 안테나가 대응 수신 RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 단계;
수신 RF 신호들을 사용하여, 복수의 안테나 소자들의 각각의 안테나 소자에 대해 대응 진폭 및 위상 파라메타들을 결정하는 단계; 및
복수의 안테나 소자들에 대해 결정된 진폭 및 위상 파라메타들을 사용하여 위상 안테나 어레이의 하나 이상의 성능 파라메타들을 결정하는 단계
를 포함하는 위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제1항에 있어서,
위상 안테나 어레이에 대해 근거리 장소에 프로브 안테나를 위치시키는 단계를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제1항에 있어서,
하나 이상의 성능 파라메타들은,
동일 편파 안테나 이득, 교차 편파 안테나 이득, 동일 편파 안테나 지향성, 교차 편파 안테나 지향성, 안테나 빔폭, 방사 전력, 교차 편파 식별도, 안테나 이득 대 잡음 온도, 에러 벡터 크기, 인접 채널 전력비, 펄스 품질, 하나 이상의 사이드 로브 레벨, 및 SNR(signal-to-noise ratio) 중 적어도 어느 하나를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제1항에 있어서,
복수의 안테나 소자들의 각각에 대해 결정된 진폭 및 위상 파라메타들을 사용하여 위상 안테나 어레이의 원거리 응답을 결정하는 단계를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제1항에 있어서,
대응 구성 기법에 따라 위상 안테나 어레이를 동작시키는 단계는,
복수의 전자기파들 중의 한 전자기파를 송신하고, 안테나 소자에 의한 전자기파의 송신에 응답하여, 프로브 안테나가 대응 수신 RF 신호를 수신하거나; 또는
프로브 안테나에 의한 복수의 전자기파들 중의 한 전자기파의 송신에 응답하여, 대응 수신 RF 신호를 수신도록 하기 위해
각각의 안테나 소자가 활성화되도록 복수의 안테나 소자들을 한번에 하나씩 활성화시키는 단계를 포함하는,
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제5항에 있어서,
안테나 소자의 활성화 동안 수신된 대응 수신 RF 신호를 사용하여, 복수의 안테나 소자들의 각각의 안테나 소자에 대해, 대응 진폭 및 위상 파라메타들을 결정하는 단계를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제1항에 있어서,
대응 구성 기법에 따라 위상 안테나 어레이를 동작시키는 단계는,
개별 위상 코딩 기법에 따라, 복수의 전자기파들의 각 전자기파의 송신 동안에 복수의 안테나 소자들을 위상 조정하는 것을 포함하되, 각 위상 코딩 기법은 복수의 전자기파들 중 대응하는 전자기파의 송신 동안에 복수의 안테나 소자들에 적용된 대응하는 위상 편이 세트 또는 대응하는 시간 지연 세트를 정의하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제7항에 있어서,
대응하는 위상 편이 세트 또는 대응하는 시간 지연 세트에 따라 위상 조정된 복수의 안테나 소자들에 의해 복수의 전자기파들의 각 전자기파를 송신하며, 복수의 안테나 소자들에 의한 전자기파의 송신에 응답하여, 프로브 안테나가 대응 수신 RF 신호를 수신하는 단계; 또는
프로브 안테나에 의해 복수의 전자기파들의 각 전자기파를 송신하며, 프로브 안테나에 의한 전자기파의 송신에 응답하여, 위상 안테나 어레이가 대응 수신 RF 신호를 수신하는 단계를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제1항에 있어서,
대응 구성 기법에 따라 위상 안테나 어레이를 동작시키는 단계는,
복수의 전자기파들의 각 전자기파의 송신 동안에 개별 위상 코딩 기법에 따라, 복수의 안테나 소자들 중 활성 안테나 소자들의 그룹을 위상 조정하는 것을 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제1항에 있어서,
복수의 전자기파들의 송신 동안 프로브 안테나 또는 위상 안테나 어레이를 사전 정의된 경로를 따라 이동시킴으로써 상대적 위치들을 수정하는 단계를 더 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제1항에 있어서,
개별적인 편파들을 가진 적어도 2개의 프로브 안테나들을 위치시키는 단계; 또는
단일의 이중 편파 프로브 안테나를 위치시키는 단계를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제1항에 있어서,
위상 안테나 어레이에 대해 상대적인 다양한 위치들에 상이한 중심 주파수들에서 동작하는 복수의 프로브 안테나들을 위치시키는 단계를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제1항에 있어서,
복수의 안테나 소자들에게 사전 정의된 위상 오프셋을 적용하는 단계; 및
수신 안테나의 주 로브에 대한 각도 오프셋으로 하나 이상의 추가적인 수신 신호들을 수신하는 단계를 더 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 위상 안테나 어레이들을 테스트하는 방법으로서:
복수의 안테나 소자들을 포함하는 위상 안테나 어레이 및 프로브 안테나를 서로에 대한 상대적 위치들에 위치시키는 단계 - 위상 안테나 어레이가 송신 안테나로서 작용하고 프로브 안테나가 수신 안테나로서 작용하거나, 프로브 안테나가 송신 안테나로서 작용하고 위상 안테나 어레이가 수신 안테나로서 작용함 - ;
프로브 안테나와 복수의 안테나 소자들의 각 안테나 소자 간의 신호 전파 시간들의 차이들을 보상하기 위해, 대응 위상 편이 또는 대응 시간 지연을 복수의 안테나 소자들의 각 안테나에 적용하는 단계;
송신 안테나로 전자기파를 방사시키는 단계;
전자기파의 방사에 응답하여 수신 안테나가 수신 RF 신호를 수신하는 단계; 및
수신 RF 신호를 사용하여, 위상 안테나 어레이의 하나 이상의 성능 파라메타들을 결정하는 단계를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제14항에 있어서,
위상 안테나 어레이에 대해 상대적인 근거리 위치에 프로브 안테나를 위치시키는 단계를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제14항에 있어서,
하나 이상의 성능 파라메타들은,
동일 편파 안테나 이득, 교차 편파 안테나 이득, 동일 편파 안테나 지향성, 교차 편파 안테나 지향성, 안테나 빔폭, 방사 전력, 교차 편파 식별도, 안테나 이득 대 잡음 온도, 에러 벡터 크기, 인접 채널 전력비, 펄스 품질, 하나 이상의 사이드 로브 레벨, 및 SNR(signal-to-noise ratio) 중 적어도 어느 하나를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제14항에 있어서,
개별적인 편파들을 가진 적어도 2개의 프로브 안테나들을 위치시키는 단계; 또는
단일의 이중 편파 프로브 안테나를 위치시키는 단계를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 제14항에 있어서,
위상 안테나 어레이에 대해 상대적인 하나 이상의 위치들에 상이한 중심 주파수들에서 동작하는 복수의 프로브 안테나들을 위치시키는 단계를 포함하는
위상 안테나 어레이 테스트 방법.
- 위상 안테나 어레이들을 테스트하기 위한 시스템으로서:
복수의 안테나 소자들을 포함하는 위상 안테나 어레이 또는 위상 안테나 어레이에 대해 상대적 위치에 위치한 프로브 안테나에 통신 가능하게 결합되어, 위상 안테나 어레이 또는 프로브 안테나에 의한 송신을 위한 하나 이상의 송신 RF 신호들을 생성하기 위한 신호 생성기 회로 - 위상 안테나 어레이가 송신 안테나로서 작용하고 프로브 안테나가 수신 안테나로서 작용하거나, 프로브 안테나가 송신 안테나로서 작용하고 위상 안테나 어레이가 수신 안테나로서 작용함 - ;
신호 생성기 회로, 위상 안테나 어레이, 및 프로브 안테나에 통신 가능하게 결합된 프로세서를 포함하되,
프로세서는,
송신 안테나가 하나 이상의 수신 RF 신호들과 관련된 복수의 전자기파들을 순차적으로 방사하도록 하고;
복수의 전자기파들의 각각의 전자기파의 송신 동안에, 대응 구성 기법에 따라 위상 안테나 어레이를 동작시키고 - 대응 구성 기법은 전자기파의 송신 동안 활성화되는 안테나 소자들의 개별 세트 또는 전자기파의 송신 동안 복수의 안테나 소자들에 적용되는 개별 위상 코딩 기법을 정의함 - ;
각각의 방사된 전자기파에 응답하여, 수신 안테나로부터 대응 수신 RF 신호를 획득하고 - 수신 RF 신호는 방사된 전자기파에 응답하여 수신 안테나에 의해 수신됨 - ;
수신 RF 신호들을 사용하여, 복수의 안테나 소자들의 각각의 안테나 소자에 대한 대응 진폭 및 위상 파라메타들을 결정하고;
복수의 안테나 소자들에 대한 결정된 진폭 및 위상 파라메타들을 사용하여 위상 안테나 어레이의 하나 이상의 성능 파라메타들을 결정하도록 구성되는
위상 안테나 어레이 테스트 시스템.
- 제19항에 있어서,
프로세서는 위상 안테나 어레이 내에 내장되는
위상 안테나 어레이 테스트 시스템.
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