KR101499634B1 - 방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시뮬레이터를 이용하여 위상비교 방향 탐지를 위한 안테나의 배치 및 위상차 측정을 위한 안테나 조합을 선정하는 방법에 있어서, (a) 방향 탐지를 수행할 신호의 주파수 범위를 설정 받는 단계; (b) 상기 주파수 범위를 기설정된 간격에 따라 분리하여 생성된 주파수 구간별로 방향 탐지 성능지표에 해당하는 기준값을 입력받는 단계; (c) 모델링되어 구성된 안테나 설치면상에 미리 결정된 최소 안테나 개수부터 안테나 개수를 점차 늘려 배열하면서 상기 주파수 범위 내의 최소 주파수와 최대 주파수의 상기 기준값을 만족시키는 안테나 배치를 탐색하고, 상기 최소 주파수와 상기 최대 주파수 각각에 대응하는 안테나 조합을 구성하는 단계; 및 (d) 상기 최소 주파수와 상기 최대 주파수 사이의 상기 주파수 구간을 이동하면서 상기 안테나 배치 중에서 해당 주파수 구간의 상기 기준값을 만족하는 안테나 조합을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통하여, 본 발명의 방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 시스템 및 방법에서는 방향 탐지가 수행되는 주파수 범위 전체에 대하여 방향 탐지 성능 지표를 모두 만족할 수 있는 안테나 배치 및 안테나 조합이 선정될 수 있다.

Description

방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING ARRANGEMENT AND COMBINATION OF DIRECTION FINDING ANTENNA}

본 발명은 안테나의 배치 및 안테나 조합에 관한 것으로서, 특히 위상비교방식에 의한 방향 탐지 안테나의 설치위치와 위상차를 측정하는 안테나 조합을 선정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자전 지원(electronic warfare support, ES)장비에서는 레이더, 유도무기 또는 전자파를 이용한 통신장비 등의 방향을 전자파를 이용하여 표적을 추적하는 방향 탐지(direction finding, DF)기술이 핵심이다.

이러한 이유는, 방향 탐지(direction finding, DF)기술을 통하여 획득된 방향 정보는 신호처리기의 전처리 데이터로 이용되어 신호분석의 효율성을 향상시키거나, 전자공격(electronic attack, EA) 장비에 활용되어 효과적인 재밍(jamming)을 가능함에 따른다.

이러한 방향 탐지 방식 중 위상비교방식은 넓은 주파수 영역에서 에미터(emitter)의 위치를 정확하게 결정하기 위하여 보편적으로 사용되는 방식의 하나로서, 복수의 안테나 간의 위상차 데이터를 이용하여 수신신호의 도래 방위각(angle of arrival, AOA)을 추정하는 방법이다.

상기 위상비교방식에서는 복수의 안테나 간 조합에 따른 위상차 데이터가 방향 탐지의 기초가 된다. 이로 인해, 위상비교방식은 안테나 배치 및 조합이 방향 탐지 성능 결정에 많은 영향을 끼칠 수밖에 없다.

이로 인하여, 안테나가 설치될 물체의 구조적 영향과 안테나 방사패턴, 방향 탐지를 수행할 주파수 범위 등을 고려한 효과적인 안테나 배치 및 주파수별 위상차 측정을 위한 안테나 조합이 결정됨으로써 방향 탐지(direction finding, DF) 시 보다 효과적인 성능 구현이 이루어지고 있다.

국내특허공개 10-2004-0110458(2004년12월31일)

하지만, 비행체와 같이 제한된 공간에 장착된 안테나는 주변 구조물에 의한 반사 등에 의하여 방향 탐지 성능이 열화될 수 있다. 이를 예방하려면, 안테나 조합 선정에서 효과적인 대처가 요구되지만 현재 적용 기술에서는 단순히 안테나 위치선정에 국한되는 한계가 있다.

그러므로, 위상비교방식 방향 탐지를 효과적으로 수행하기 위해서 단일이 아닌 비교적 다수의 안테나를 제한된 공간에 효과적으로 설치할 수 있는 기술이 요구된다.

특히, 주파수별로 신호의 파장이 다르므로 광대역 주파수 신호에 대한 방향 탐지를 효과적으로 수행하기 위해서 주파수별 수신 특성을 고려한 안테나 배치 및 위상차 측정을 위한 안테나 조합이 결정될 수 있는 기술이 요구된다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 위상비교방식 방향 탐지 수행시 안테나의 설치위치와 배치된 복수의 안테나 중 위상차 측정을 위한 안테나 조합이 보다 효과적이고 효율적으로 선정될 수 있는 방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 시스템 및 방법의 제공에 목적이 있다.

상기한 목적은 본 발명의 일 양태에 따른 시뮬레이터를 이용하여 위상비교 방향 탐지를 위한 안테나의 배치 및 위상차 측정을 위한 안테나 조합을 선정하는 방법에 있어서, (a) 방향 탐지를 수행할 신호의 주파수 범위를 설정 받는 단계; (b) 상기 주파수 범위를 기설정된 간격에 따라 분리하여 생성된 주파수 구간별로 방향 탐지 성능지표에 해당하는 기준값을 입력받는 단계; (c) 모델링되어 구성된 안테나 설치면상에 미리 결정된 최소 안테나 개수부터 안테나 개수를 점차 늘려 배열하면서 상기 주파수 범위 내의 최소 주파수와 최대 주파수의 상기 기준값을 만족시키는 안테나 배치를 탐색하고, 상기 최소 주파수와 상기 최대 주파수 각각에 대응하는 안테나 조합을 구성하는 단계; 및 (d) 상기 최소 주파수와 상기 최대 주파수 사이의 상기 주파수 구간을 이동하면서 상기 안테나 배치 중에서 해당 주파수 구간의 상기 기준값을 만족하는 안테나 조합을 결정하는 단계를 포함해 달성될 수 있다.

이때, 상기 (d)단계는, (d-1) 이전 주파수 구간의 상기 기준값을 만족하는 제1 안테나 조합에 의하여 해당 주파수 구간의 상기 기준값이 만족되는지 여부를 확인하는 단계; (d-2) 상기 제1 안테나 조합에 의하여 상기 기준값이 만족되지 않는 주파수 구간에서는 상기 제1 안테나 조합에 다른 안테나 조합을 추가하여 상기 제1 안테나 조합을 갱신하는 단계; 및 (d-3) 상기 제1 안테나 조합의 갱신에 의해서 상기 기준값의 만족이 불가능한 주파수 구간에서는 상기 제1 안테나 조합을 기초로 하지 않은 별도의 제2 안테나 조합을 새롭게 구성하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상기 기준값은 방향 탐지 정확도 및 방향 모호성 확률을 포함할 수 있다.

또한, 상기한 목적은 본 발명의 또 다른 양태에 따른 위상비교 방향 탐지를 위한 안테나의 배치 및 위상차 측정을 위한 안테나 조합을 선정하는 안테나 배치 및 조합 선정 시스템에 있어서, 방향 탐지를 수행할 신호의 주파수 범위와 방향 탐지 성능지표에 해당하는 기준값을 포함하는 시뮬레이션 설정값을 입력받는 사용자 입력부; 모델링되어 구성된 안테나 설치면상에 미리 결정된 최소 안테나 개수부터 안테나 개수를 점차 늘려 배열하면서 상기 주파수 범위 내의 최소 주파수와 최대 주파수의 상기 기준값을 만족시키는 안테나 배치를 탐색하는 안테나 배치 탐색부; 및 상기 주파수 범위 내에서 나누어진 주파수 구간을 순차적으로 이동하면서 상기 안테나 배치에서 상기 기준값을 만족하는 안테나 조합을 결정하는 안테나 조합 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 배치 및 조합 선정 시스템에 의해서도 달성될 수 있다.

이때, 상기 안테나 조합 결정부는 상기 최소 주파수와 상기 최대 주파수 사이의 상기 주파수 구간을 순차적으로 이동하면서 이전 주파수 구간에 대응하는 제1 안테나 조합에 다른 안테나 조합을 추가하여 상기 제1 안테나 조합을 갱신하거나, 또는 상기 제1 안테나 조합의 갱신에 의하여 상기 기준값의 만족이 불가능한 경우에는 상기 제1 안테나 조합을 기초로 하지 않는 별도의 제2 안테나 조합을 새롭게 구성하여 상기 주파수 구간별로 상기 기준값을 만족하는 안테나 조합을 결정할 수 있다.

또한, 상기 기준값은 상기 주파수 구간별로 동일한 값으로 결정되거나, 또는 상기 각각의 주파수 구간에 따라 개별적인 값으로 결정될 수 있다.

이러한 본 발명은 방향 탐지가 수행되는 주파수 범위 전체에 대하여 방향 탐지 성능 지표를 모두 만족함으로써 위상비교방식 방향 탐지 수행이 보다 효율적으로 이루어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 위상비교방식 방향 탐지 수행을 위한 다수의 안테나가 제한된 공간에 효과적으로 설치됨으로써 비행체와 같이 제한된 공간에서 주변 구조물에 의한 반사에 따른 방향 탐지 성능 열화가 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 주파수별 수신 특성을 고려한 안테나 배치 및 위상차 측정을 위한 안테나 조합이 구현됨으로써 주파수별로 신호의 파장이 다른 광대역 주파수 신호에 대해서도 효율적인 방향 탐지수행이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 안테나 배치 및 조합 선정 시스템의 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따라 안테나 조합을 선정하는 과정의 일 예를 나타낸 도식도이며, 도 3은 본 발명에 따라 안테나 배치와 조합을 선정하는 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명에 따라 안테나 조합을 선정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 배치 및 조합 선정 시스템(100)의 블록도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 안테나 배치 및 조합 선정 시스템(100)은 사용자 입력부(10), 안테나 배치 탐색부(30), 및 안테나 조합 결정부(50)를 포함한다.

상기 사용자 입력부(10)는 사용자로부터 각종 시뮬레이션 설정값을 입력받는 부분이다. 이를 위해, 사용자에게 적절한 유저 인터페이스(UI)가 제공됨으로써 적시에 필요한 정보가 사용자로부터 입력될 수 있고, 또한, 시뮬레이션에 요구되는 설정값이 입력될 수 있도록 사용자에게 적절한 키보드, 마우스 등과 같은 다양한 입력 수단이 활용된다.

상기 시뮬레이션 설정값이란 안테나 배치 및 조합 선정 시스템(100)이 적용된 시뮬레이터를 통하여 시뮬레이션이 수행되는 과정에서 적용되는 각종 변수, 지표, 값 등을 의미한다. 그러므로, 시뮬레이션 설정값에는 복수의 안테나를 통하여 방향 탐지를 수행할 신호의 주파수 범위와 방향 탐지 성능지표에 해당하는 기준값을 포함할 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.

상기 사용자 입력부(10)에 입력되는 데이터로 주파수, 기준정보, 기준값이 있다.

상기 주파수는 방향 탐지를 수행할 신호의 주파수 범위이고, 이는 최소 주파수 범위와 최대 주파수로 구분되어 사용자 입력부(10)에 입력된다.

일례로, 30MHz 부터 100GHz에 이르는 주파수 신호에 대하여 방향 탐지를 수행하고자 할 때, 최소 주파수 30MHz, 최대 주파수 100GHz를 입력받아 주파수 범위로 설정할 수 있다. 반면, 방향 탐지를 수행하는 주파수 범위가 30MHz∼10GHz 및 50GHz∼100GHz와 같이 비연속적인 경우에는 범위별 최소 주파수와 최대 주파수를 각각 입력받을 수도 있다.

상기 기준정보는 제공된 주파수 범위를 나눌 기준정보로 사용자 입력부(10)에 입력된다.

일례로, 주파수가 작은 신호의 경우 긴 파장을 가지므로 안테나가 상대적으로 넓은 간격을 가지고 배치되어야 하지만, 주파수가 큰 대역에서는 파장이 짧아 안테나가 비교적 작은 간격을 가지고 배치되어야 한다. 위와 같은 주파수 특성을 고려하여 사용자 입력부(10)는 광대역의 주파수 범위를 소정의 주파수 구간으로 분리하기 위한 기준정보를 함께 입력받을 수 있다. 이때, 기준정보는 각 구간을 대표할 수 있는 대푯값을 포함할 수 있다.

이와 같이, 밀리미터파 대역을 포함하는 광대역 신호에 대한 방향 탐지를 수행하는 경우, 주파수 대역마다 파장이 다르므로 수신 주파수에 대응하여 안테나 배치 간격을 달리하여 준다.

특히, 안테나 배치 및 조합 선정 시스템(100)은 이와 같이 주파수 범위를 나누기 위한 정보를 사용자로부터 직접 입력 받을 수도 있으나, 범위를 분리하기 위한 기준을 사전에 저장하고, 이 저장된 기준을 기초로 입력받은 주파수 범위를 복수의 구간으로 자동 분리하도록 구현될 수도 있다.

상기 기준값은 안테나 설치면상에 배치되는 복수의 안테나의 위치와 안테나 조합을 결정하는 기준이 되는 기준값으로 사용자 입력부(10)에 입력된다. 이때, 상기 기준값은 전 주파수 범위에 걸쳐 동일한 값을 가지거나 또는 주파수 구간마다 각각 다른 개별적인 값을 가지도록 설정될 수도 있다.

특히, 상기 기준값은 방향 탐지 성능을 결정하는 성능지표이므로 방향 탐지 정확도(accuracy) 및 방향 모호성(ambiguity) 확률을 포함할 수 있다.

일례로, 상기 방향 탐지 정확도는 측정된 방위가 실제 방위와 얼마의 차이를 가지고 분포되어져 있는가에 대한 정보를 나타내는 것으로서, 단위는 RMS(root mean square)가 적용된다. 그리고, 상기 방향 모호성 확률은 주변 구조물 등에 의하여 전파가 반사되는 등으로 인하여 실제 방위와 크게 차이가 나는 확률을 의미한다.

한편, 상기 안테나 배치 탐색부(30)는 사용자 입력부(10)를 통해 입력받은 전 주파수 범위 내에서 기준값을 모두 만족하는 안테나 배치를 탐색한다.

이를 위해, 상기 안테나 배치 탐색부(30)는 주파수 범위의 최소 주파수와 최대 주파수에서의 기준값을 만족하는 안테나 배치를 찾는다. 이어, 최소 주파수부터 최대 주파수까지 주파수를 순차적으로 증가시키거나 또는 최대 주파수부터 최소 주파수까지 주파수를 감소시키면서 탐색된 안테나 배치가 모든 주파수 범위에서의 기준값을 만족하는지 여부를 확인하고, 이로부터 안테나 배치가 적합한지를 검증한다.

일례로, 모델링되어 구성된 안테나 설치면이 있는 경우로 가정하면, 안테나 배치 탐색부(30)는 모델링되어 구성된 안테나 설치면상에 미리 결정된 최소 안테나 개수부터 안테나 개수를 점차 늘려 배열하면서 사용자 입력부(10)를 통해 입력받은 주파수 범위 내 최소 주파수와 최대 주파수에서의 기준값을 만족시키는 안테나 배치를 탐색한다.

특히, 안테나 배치 탐색부(30)는 비행체 등 안테나가 설치되는 물체의 구조와 이로 인한 반사 특성을 고려하고, 안테나 설치 가능 공간 내에서 복수의 안테나 간 간격과 위치를 조절하면서 기준값을 만족하는 안테나 배치를 탐색한다.

구체적으로, 3개의 안테나로 360도 전방향의 방향 탐지를 수행한다고 가정하면, 안테나 배치 탐색부(30)는 안테나 3개로 최소 주파수의 기준값을 만족하는 배치를 탐색하고, 만약 3개로 최소 주파수의 기준값을 만족시키는 것이 불가한 경우 안테나 개수를 점차 늘리고 안테나 간 간격과 위치를 변경해 가면서 최소 주파수의 기준값을 만족시키는 안테나 배치 A를 찾는다. 이어, 안테나 배치 A가 결정되면, 안테나 배치 A에 다른 안테나를 추가하여 최대 주파수의 기준값까지 모두 만족하는 안테나 배치 B를 찾는다. 그러면, 최소 주파수와 최대 주파수의 기준값을 모두 만족하는 안테나 배치 B가 최종적인 안테나 배치가 된다.

이 경우, 360도 전방향의 방향 탐지를 위해서는 최소 3개 이상의 안테나가 필요함을 가정하여 최소 안테나 개수는 3으로 설정하였으나 반드시 이에 한정되지 않는다.

한편, 상기 안테나 조합 결정부(50)는 입력받은 주파수 범위의 최소 주파수와 최대 주파수 사이의 주파수 구간을 오름차순 또는 내림차순으로 이동하면서 안테나 배치 탐색부(30)를 통해 결정된 안테나 배치에서 기준값을 만족하는 안테나 조합을 결정한다.

상기 안테나 조합이란 위상비교방식을 통한 방향 탐지에 필요한 안테나 간 위상차 데이터를 획득하기 위하여 복수의 안테나가 이루는 조합을 의미한다.

일례로, 최소 단위의 안테나 조합은 안테나 2개로 구성되며, 이러한 최소 단위의 안테나 조합들로 이루어진 안테나 조합으로부터 획득한 위상차 데이터를 이용하여 신호원의 방향 탐지를 수행하게 된다.

그러므로, N개의 안테나가 있을 때, 최대

개의 안테나 조합이 존재할 수 있다.

특히, 상기 안테나 조합 결정부(50)는 주파수 범위 내 주파수 구간을 순차적으로 이동하면서 기결정된 안테나 조합에 다른 안테나 조합을 추가하여 기결정된 안테나 조합을 갱신한다.

반면, 안테나 조합의 갱신에 의하여 기준값의 만족이 불가능한 주파수 구간에서는 이미 구성된 안테나 조합을 기초로 하지 않는 별도의 새로운 안테나 조합을 구성하고, 이를 통해 주파수 범위 내 전체 주파수 구간에 대한 안테나 조합을 결정한다.

본 발명에서, 상기 안테나 조합 결정부(50)에서 안테나 조합이 결정되는 과정은 도 2를 통해 예시된다.

이 경우, 도시된 바와 같이 안테나 7개의 배치가 안테나 배치 탐색부(30)에 의하여 임의의 안테나 설치면(S)에 결정되었다고 가정하면, 안테나 조합 결정부(50)에서 수행되는 안테나 조합 결정 과정은 하기와 같이 이루어진다.

먼저, 안테나 조합 결정부(50)는 주파수 범위의 최소 주파수에서의 기준값을 만족하는 안테나 조합을 결정한다. 이는 도 2에서 a, b, c의 최소 단위 안테나 조합으로 이루어진 제1 안테나 조합으로 칭한다.

이어, 안테나 조합 결정부(50)는 상기 제1 안테나 조합을 기초로 설정된 주파수 범위의 구간을 순차적으로 이동하면서 각 주파수 구간에서의 기준값을 만족하는 안테나 조합을 찾는다.

일례로, 주파수 구간이 45∼55MHz라고 할 때, 50MHz를 이 구간의 대푯값으로 이용하여 50MHz에서의 기준값을 만족하는 안테나 조합을 해당 주파수 구간의 안테나 조합으로 선정할 수 있다. 이때, 안테나 조합 결정부(50)는 사용자 입력부(10)를 통하여 각 구간별 대푯값을 입력받을 수 있고, 또는 기설정된 기준에 의하여 대푯값을 정할 수도 있다.

이와 같이, 안테나 조합 결정부(50)가 각 주파수 구간의 대푯값을 이용하여 안테나 조합을 찾는 방식은 현실적으로 구간에 속하는 모든 주파수에 대하여 시뮬레이션을 수행하기 어려움에 기인된다.

이후, 안테나 조합 결정부(50)는 제1 안테나 조합으로 해당 주파수 구간에서의 기준값이 만족되는지 확인한다.

이때, 기준값을 만족하지 못하는 주파수 구간에서는 제1 안테나 조합에 다른 안테나 조합을 추가하여 제1 안테나 조합을 갱신한다. 일례로, a, b, c로 구성된 초기 제1 안테나 조합에 의하여 기준값이 만족되지 못하면 d, e 등의 안테나 조합을 추가하여 갱신된 제1 안테나 조합을 해당 주파수 구간에서의 안테나 조합으로 선정하는 방식이다. 이때, 기준값을 만족시킬 수 있는 안테나 조합이 복수인 경우에는 방향 탐지 성능을 좀 더 향상시킬 수 있는 조합을 택일하여 추가할 수 있다.

반면, 갱신 전의 안테나 조합으로도 기준값을 만족하는 주파수 구간에서는 갱신 전의 안테나 조합을 그대로 적용할 수 있고, 갱신 후의 안테나 조합을 적용할 수도 있다.

일례로, 제1 주파수 구간에서는 갱신 전의 안테나 조합 A로 기준값을 만족하였고, 제2 주파수 구간에서는 안테나 조합 A로는 기준값을 만족하지 못하여 안테나 조합 B로 안테나 조합 A를 갱신하였다면, 제1 주파수 구간에 대해서 안테나 조합 A와 안테나 조합 B를 선택적으로 적용할 수 있다. 이때, 갱신 후의 안테나 조합은 갱신 전의 안테나 조합을 유지하면서 다른 조합을 추가한 것이므로 복잡도만 늘어날 뿐 여전히 기준값을 만족할 수 있기 때문이다. 한편, 갱신 전 또는 갱신 후의 안테나 조합을 적용할지의 여부는 복잡도 대비 방향 탐지 성능의 향상정도를 고려하여 결정할 수 있다.

한편, 안테나 배치 간격은 주파수에 따라 신호의 파장에 차이가 있어 달라지므로, 어느 시점부터는 종전의 제1 안테나 조합의 갱신만으로 해당 구간의 기준값을 만족하는 것이 불가능할 수 있다. 그러면, 안테나 조합 결정부(50)는 제1 안테나 조합과는 별개로 도 2의 f, g, h로 이루어지는 새로운 안테나 조합으로 제2 안테나 조합을 구성한다. 이때, 제2 안테나 조합은 a, b, c를 포함한 제1 안테나 조합을 기초로 하지 않는다.

그러므로, 안테나 조합 결정부(50)는 안테나 조합을 갱신하거나, 별개의 안테나 조합을 새롭게 구성하는 방식으로 주파수 전 범위에 대한 안테나 조합을 찾게 된다. 이때, 주파수 범위 내에서 기준값을 만족시키는 안테나 조합을 찾는 것이 불가능한 경우에는 안테나 배치에 문제가 있는 것이므로 안테나 배치 탐색부(30)는 안테나 배치를 변경하여 준다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 안테나 배치 및 조합을 선정하는 과정을 나타낸 흐름도를 나타낸다.

S10은 사용자로부터 방향 탐지를 수행할 신호의 주파수 범위를 설정받는 단계이다. 이 경우, 최소 주파수와 최대 주파수를 입력받을 수 있으며, 이와 함께 최소 주파수와 최대 주파수 사이를 나눌 수 있는 기준정보로서 주파수 구간별 대푯값을 입력받을 수 있다.

S11은 방향 탐지 안테나 위치와 조합을 선정하는 기준이 되는 기준값을 입력받는 단계이다. 이 경우, 기준값은 방향 탐지 성능에 관한 지표로서, 방향 탐지 정확도와 방향 모호성 확률을 포함할 수 있다. 이때, 기준값은 주파수 구간별로 모두 동일한 값을 가질 수도 있고, 구간별로 서로 다른 값을 가지도록 설정될 수 있다.

S10과 S11이 수행된 후에는 입력된 주파수 전 범위에서 기준값을 모두 만족할 수 있는 안테나 배치 및 조합을 찾는 것이 관건이고, 이는 S13을 통해 수행된다.

S13은 모델링되어 구성된 안테나 설치면상에 미리 결정된 최소 안테나 개수부터 시작하여 주파수 범위 내 최소 주파수와 최대 주파수에서의 기준값을 만족시키는 안테나 배치를 탐색하고, 이로부터 안테나 조합을 찾는 단계이다.

일례로, 360도에 대한 방향 탐지 수행이 최소 3개의 안테나로 수행됨을 가정하면, 선택한 3개의 안테나부터 시작하여 안테나 위치와 안테나 간격 등을 조절하면서 안테나 배치를 찾는 방식이다.

구체적으로, 최소 주파수의 기준값을 만족하는 안테나 배치를 우선적으로 찾고, 이에 안테나를 추가하여 최대 주파수의 기준값까지 모두 만족하는 안테나 배치를 찾는 방식이다. 또는, 이와 반대로 최대 주파수에 대응하는 안테나 배치를 먼저 찾는 방식도 가능하다.

하지만, S13의 결과로 찾은 안테나 조합은 주파수마다 설정된 기준값이 만족되어야 하므로 최소 주파수와 최대 주파수에 대응하는 조합은 서로 다를 수 있다. 이러한 차이는 S15를 통해 제거된다.

S15는 최소 주파수와 최대 주파수의 기준값을 모두 만족하는 안테나 배치가 결정되면, 주파수 범위 전체에서 기준값을 만족하는 안테나 조합을 결정하는 단계이다.

이는, 최소 주파수부터 최대 주파수까지 오름차순으로 주파수 구간을 순차적으로 이동하거나, 또는 내림차순으로 주파수 구간을 이동하면서 주파수 범위 전체에 대하여 안테나 조합을 결정하는 방식이다.

S15에서 이루어지는 안테나 조합 결정 방식은 도 4를 통해 구체화된다.

S30에서는 이전 주파수 구간에 대응하는 안테나 조합(A)에 의하여 해당 주파수 구간에서의 기준값이 만족되는지 여부를 확인한다.

S30에서 기준값 만족여부에 따라 S31로 진행하거나 또는 S33으로 진행된다.

S31에서는 해당 주파수 구간에서 안테나 조합(A)에 의하여 기준값이 만족을 근거로 하여 안테나 조합(A)을 해당 주파수 구간에서의 안테나 조합으로 선정한다.

S33에서는 기준값이 만족되지 않음을 근거로 하여 안테나 조합(A)이 기초로 되어져 다른 안테나 조합을 추가하고, 이에 대해 기준값을 충족시킬 수 있는지 여부가 확인된 후, 그 가능여부에 따라 S35로 진행하거나 또는 S37로 진행된다.

S35에서는 기준값 충족이 가능함을 근거로 하여 안테나 조합(A)에 다른 안테나 조합을 추가하여 갱신된 안테나 조합을 해당 주파수 구간의 안테나 조합으로 선정한다.

S37에서는 기준값 충족이 가능하지 않으므로 기결정된 안테나 조합(A)을 기초로 하지 않은 별도의 안테나 조합을 새롭게 구성한다. 이러한 이유는 주파수가 점차 커지면서 파장이 변하여 안테나 간격 등에 차이가 발생하므로 기존의 안테나 조합에 새로운 안테나 조합을 추가하는 방법만으로 기준값의 충족이 불가능한 주파수 구간이 생길 수 있음에 기인된다.

S39에서는 최소 주파수와 최대 주파수 사이의 주파수 구간을 이동하면서, 이전 주파수 구간에 대응하는 안테나 조합을 S31의 안테나 조합, S35의 안테나 조합, S37의 안테나 조합중 어느 하나의 안테나 조합으로 갱신한다. 반면, S40에서는 별도의 안테나 조합을 새롭게 구성하는 과정을 반복하여 주파수 범위 전체에 대하여 안테나 조합을 선정한다.

이와 같이 S39나 S40이 수행됨으로써 주파수 범위가 넓어질수록 새롭게 구성되는 안테나 조합이 더욱 많아질 수 있음이 예상될 수 있다.

한편, 도 3 및 도 4의 과정을 수행한 후에도 주파수 범위 내 임의의 주파수 구간에서 기준값을 충족시킬 수 있는 안테나 조합을 찾는 것이 불가능할 수 있는데, 이러한 경우에는 안테나 배치를 변경하고, 다시 안테나 조합을 선정하는 도 3 및 도 4의 과정들을 반복하여 준다.

특히, 본 발명의 실시예에서 도 3 및 도 4를 통해 기술된 과정들은 상황에 따라 순서가 바뀌거나, 수정, 부가될 수 있다.

일례로, 지금까지 최소 주파수의 기준값을 만족하는 제1 안테나 조합을 시작으로 오름차순으로 주파수를 증가시키면서 조합을 결정하는 예를 설명하였으나, 이와는 반대로 최대 주파수로부터 내림차순으로 주파수를 감소시키면서 안테나 조합을 결정하는 방식이 적용될 수 있다. 본 발명에서 이러한 두 가지 경우는 순서만 다를 뿐 결과적으로 모두 주파수 범위 전체에 대한 안테나 조합을 결정할 수 있다는 점에서는 차이가 없다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서 기결정된 안테나 조합이 갱신된 경우에는 이전 구간의 안테나 조합도 갱신된 안테나 조합으로 변경하는 과정이 더 포함될 수도 있다. 이는, 안테나 조합이 갱신된 경우에는 안테나 조합이 추가될 뿐 종래의 조합은 그대로 유지됨으로써 갱신된 안테나 조합을 적용하여도 기준값을 만족시키는 것에는 변함이 없기 때문이다.

지금까지 본 발명의 몇몇 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 상기 본 발명의 실시예의 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 실시예는 단지 예시적인 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술적 사상은 특허청구범위의 기재로부터 정의되고, 그 보호범위는 균등물에 미치는 것으로 보아야 할 것이다.

10 : 사용자 입력부 20 : 안테나 배치 탐색부
30 : 안테나 조합 결정부 100 : 안테나 배치 및 조합 선정 시스템

Claims (7)

1. 시뮬레이터를 이용하여 위상비교 방향 탐지를 위한 안테나의 배치 및 위상차 측정을 위한 안테나 조합을 선정하는 방법에 있어서,
   (a) 방향 탐지를 수행할 신호의 주파수 범위를 설정 받는 단계;
   (b) 상기 주파수 범위를 기설정된 간격에 따라 분리하여 생성된 주파수 구간별로 방향 탐지 성능지표에 해당하는 기준값을 입력받는 단계;
   (c) 모델링되어 구성된 안테나 설치면상에 미리 결정된 최소 안테나 개수부터 안테나 개수를 점차 늘려 배열하면서 상기 주파수 범위 내의 최소 주파수와 최대 주파수의 상기 기준값을 만족시키는 안테나 배치를 탐색하고, 상기 최소 주파수와 상기 최대 주파수 각각에 대응하는 안테나 조합을 구성하는 단계; 및
   (d) 상기 최소 주파수와 상기 최대 주파수 사이의 상기 주파수 구간을 이동하면서 상기 안테나 배치 중에서 해당 주파수 구간의 상기 기준값을 만족하는 안테나 조합을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 (d)단계는,
   (d-1) 이전 주파수 구간의 상기 기준값을 만족하는 제1 안테나 조합에 의하여 해당 주파수 구간의 상기 기준값이 만족되는지 여부를 확인하는 단계;
   (d-2) 상기 제1 안테나 조합에 의하여 상기 기준값이 만족되지 않는 주파수 구간에서는 상기 제1 안테나 조합에 다른 안테나 조합을 추가하여 상기 제1 안테나 조합을 갱신하는 단계; 및
   (d-3) 상기 제1 안테나 조합의 갱신에 의해서 상기 기준값의 만족이 불가능한 주파수 구간에서는 상기 제1 안테나 조합을 기초로 하지 않은 별도의 제2 안테나 조합을 새롭게 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 기준값은 방향 탐지 정확도 및 방향 모호성 확률을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 방법.
   
4. 위상비교 방향 탐지를 위한 안테나의 배치 및 위상차 측정을 위한 안테나 조합을 선정하는 안테나 배치 및 조합 선정 시스템에 있어서,
   방향 탐지를 수행할 신호의 주파수 범위와 방향 탐지 성능지표에 해당하는 기준값을 포함하는 시뮬레이션 설정값을 입력받는 사용자 입력부;
   모델링되어 구성된 안테나 설치면상에 미리 결정된 최소 안테나 개수부터 안테나 개수를 점차 늘려 배열하면서 상기 주파수 범위 내의 최소 주파수와 최대 주파수의 상기 기준값을 만족시키는 안테나 배치를 탐색하는 안테나 배치 탐색부; 및
   상기 주파수 범위 내에서 나누어진 주파수 구간을 순차적으로 이동하면서 상기 안테나 배치에서 상기 기준값을 만족하는 안테나 조합을 결정하는 안테나 조합 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 시스템.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 안테나 조합 결정부는 상기 최소 주파수와 상기 최대 주파수 사이의 상기 주파수 구간을 순차적으로 이동하면서 이전 주파수 구간에 대응하는 제1 안테나 조합에 다른 안테나 조합을 추가하여 상기 제1 안테나 조합을 갱신하거나, 또는 상기 제1 안테나 조합의 갱신에 의하여 상기 기준값의 만족이 불가능한 경우에는 상기 제1 안테나 조합을 기초로 하지 않는 별도의 제2 안테나 조합을 새롭게 구성하여 상기 주파수 구간별로 상기 기준값을 만족하는 안테나 조합을 결정하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 시스템.
   
6. 청구항 4에 있어서, 상기 기준값은 상기 주파수 구간별로 동일한 값으로 결정되거나, 또는 상기 각각의 주파수 구간에 따라 개별적인 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 시스템.
   
   
7. 청구항 4에 있어서, 상기 기준값은 방향 탐지 정확도 및 방향 모호성 확률을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향 탐지 안테나의 배치 및 조합 선정 시스템.

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