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백 프로젝션 측정을 이용한 타일형 위상배열안테나의 자동보정 방법
김기태(Ki-Tae Kim),박상혁(Tae-hwan Joo),서종우(Jong-Woo Seo),주태환(Tae-hwan Joo) 한국전자파학회 2020 한국전자파학회논문지 Vol.31 No.12
본 논문에서는 Ku 대역 위성통신용 송신 위상배열안테나를 구성하는 타일형태의 부배열에 대한 자동 보정 방법과 시험 결과에 대해 기술하였다. 위상배열안테나의 보정을 위하여 평면형 근접전계 측정장치에서 제공하는 개구면 전계분포를 이용하여 배열안테나 개구면의 위상 편차를 최소화하는 방법을 사용하였다. 근접전계 측정장치와 타일형 위상배열 안테나의 제어보드를 연동하여 보정과정이 자동으로 진행되도록 하였으며, 자동보정을 종료하기 위한 조건으로 배열안테나의 이득, 빔폭 및 지향방향 등을 입력할 수 있도록 하였다. 제안된 방법의 검증에 사용된 타일형 송신 위상배열안테나는 Ku 대역에서 동작하는 8×8 배열의 마이크로스트립 패치안테나로서 22.5° 단위의 phase shifter를 갖고 있다. In this paper, we describe an automatic calibration method and test results for a tile-type subarray consisting of a Tx phased-array antenna for Ku-band satellite communication. For array antenna calibration, the aperture electric field distribution, which is supported by the planar near-field measurement system, is used to minimize the phase variations across the array aperture. All the calibration procedures are performed automatically through interoperation between the planar near-field measurement system and array antenna control board. As conditions for ending the automatic calibration process, the far-field gain, beam width, and pointing direction can be used. The tile-type Tx phased-array antenna used for verification of the proposed method is an 8×8 array of microstrip patch antennas operating in the Ku band and having a phase shifter with 22.5° resolution.
근접전계 측정을 이용한 평면형 위상배열안테나의 자동보정 시험
김기태(Ki-Tae Kim),박상혁(Sang-Hyuk Park),서종우(Jong-Woo Seo),주태환(Tae-hwan Joo) 대한전자공학회 2020 대한전자공학회 학술대회 Vol.2020 No.11
The conventional method of calibrating the phased array antenna has a disadvantage in that manpower and time are input, and a long time is consumed depending on the number of elements. To solve this problem, in this paper, we proposed a method of automatic calibration system composed of GUI and near-field measurement facility and antenna control unit. As a result of the test, it was verified that the proposed system can calibrate the phase array antenna.
평면 부배열로 구성되는 컨포멀 송신 능동위상배열안테나의 설계 및 시험
박상혁(Sang-Hyuk Park),김기태(Ki-Tae Kim),서종우(Jong-Woo Seo),주태환(Tae-hwan Joo) 한국전자파학회 2020 한국전자파학회논문지 Vol.31 No.12
본 논문에서는 평면형 부배열로 구성된 컨포멀 능동위상배열안테나의 설계와 구현 결과에 대하여 기술하였다. 설계된 Ku대역의 컨포멀 능동위상배열안테나는 64개의 평면형 부배열로 구성되며, 각각의 부배열은 8×8 평면형 마이크로스트립 배열안테나로서 총 4,096개의 안테나 소자로 이루어진다. 각각의 안테나 소자에는 증폭기와 4 bit 분해능의 위상천이기로 구성된 코어칩이 결합되고, 4x4 배열별로 100 psec 단위의 TTD (true time delay)를 배치하여 광대역 동작시 나타나는 빔 편이 (beam squint) 현상 없이 전자적인 광각 빔조향이 가능하도록 설계하였다. 설계된 컨포멀 능동위상배열안테나를 제작하여 시험한 결과, 500 MHz의 대역폭에서 약 1.5°의 빔폭을 가지고 ±60°의 광각 빔조향에 대하여 빔편이 현상없이 운용될 수 있음을 확인하였다. 그리고 구현된 컨포멀 송신 능동위상배열안테나의 운용을 위해 적용된 공랭식 방열 구조에 대한 해석 및 시험 결과를 간략하게 소개하였다. In this paper, we describe the design and test results of a conformal Tx active phased-array antenna composed of planar subarrays. The designed Ku-band conformal Tx active phased-array antenna consists of 64 planar subarrays, which are arranged as an 8×8 microstrip patch array antenna, with a total of 4,096 antenna elements. A total of 4,096 core chips, including amplifiers and phase shifters with 4-bit resolution are used, and true time delay (TTD) devices of 100 ps resolution are located once every 4×4 subarrays to remove the beam squint phenomenon manifesting at the off-broadside beam pointing region. The designed conformal Tx active phased-array antenna was fabricated and tested. The results show that the designed system could be operated without any beam squint for wide-angle beam steering of ±60°, with a 1.5° beam width at 500 MHz operating bandwidth. In addition, the analysis and test results of the air-cooled structure designed for system operation are described briefly.