가중 최소제곱법 기반 배열 안테나의 빔 형성을 위한 정합 함수 설정에 관한 연구 = A Study on the Fitness Function for Beamforming of an Array Antenna based on Weighted Least Squares Method

국문 초록 (Abstract)

가중 최소제곱법은 요구 빔 형상에 대응한 배열 안테나의 여기 신호를 빠르고 직관적으로 산출할 수 있고, 부엽 기준을 효율적으로 제어할 수 있는 장점을 가진다. 그러나 이를 적용하기 위해서는 관측 각도에 따른 크기와 위상 정보를 포함하는 요구 빔 형상(정합 함수)이 정의되어야 한다. 본 논문에서는 이러한 정합 함수의 설정 방법을 연구하였다. 제시한 정합 함수는 빔 조향된 Array Factor를 기반으로 관측 각도 및 각 엽(Lobe) 영역에 따른 위상 정보를 반영하고, 엽 영역별 정규화와 크기 계수 부여를 통해 요구 빔 형상에 대응하는 크기 정보를 구현하였다. 다양한 모의실험을 통해 제시한 정합 함수를 적용한 최소 제곱법 기반 빔 형성 결과를 검증하였으며, 요구 빔 형상 대비 우수한 적합도와 부엽 제어 성능을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The weighted least squares method (WLSM) can determine the excitation signals of an array antenna for a desired beam pattern in a fast and intuitive manner, while efficiently controlling sidelobe levels. However, applying WLSM requires a desired beam pattern (fitness function) that specifies both magnitude and phase as functions of the observation angle. This paper investigates a method for constructing such a fitness function. The presented fitness function is based on a beam-steered Array Factor, where phase characteristics are defined according to the observation angle and each lobe region, and magnitude characteristics are realized by lobe-wise normalization and scaling to match the target beam shape. Simulation results confirm that least-squares-based beamforming using the presented fitness function achieves high fidelity to the desired beam pattern and effective sidelobe control.