결함 소자가 존재하는 안테나 배열을 위한 빔 형성기

A Beamformer for Antenna Arrays with Faulty Elements

실제 환경에서 배열은 비정상적으로 동작하는 소자를 가질 확률이 높다. 결함 소자는 출력이 없거나 정상인 것에 비해 크게 감소된 이득을 갖는다. 이는 빔의 부엽 레벨을 높이고, 적응 빔 형성기에서 간섭 신호를 제거하지 못하도록 한다. 이 논문에서는 결함 소자들을 갖는 배열을 위한 빔 형성 방법을 제안하였다. 이상적인 경우 배열 출력 자료들로부터 계산된 자기 상관 행렬은 Toeplitz 행렬이다. 그러나 결함 소자를 갖는 배열로부터 게산된 자기 상관 행렬은 결함 행렬이다. 따라서 이 행렬의 대각항들을 평균하여 얻어진 값들로 새로운 자기 상관 행렬을 구성하고, 새로 구성된 자기 상관 행렬을 빔형성 방법에 적용한다. 제안된 방법의 성능을 고찰하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 제안된 방법은 기존의 부분 처리 기법의 단점이었던 자유도 문제를 해결할 수 있었다.

An array often has faulty elements in real operation. The faulty elements, producing no output or highly reduced gain than other normal elements, cause an elevated sidelobe level and fail to reject the interference signals in an adaptive beamformer. In this paper we have presented the beamforming algorithm for arrays with faulty elements. In the ideal case, an autocorrelation matrix computed from array output data is the toeplitz. However, the inverse of the autocorrelation matrix computed from array with faulty elements can not be obtained due to deficient values of matrix. To overcome this problem, an adaptive beamforming algorithm using the average values of the diagonal terms of matrix is proposed. The computer simulations have been performed to study the performance of the presented method. We have been able to solve the degrees-of-freedom problem that is the drawback of the previous subaperture processing technique.