Study on the Beam Pattern Compensation with Planar Active Phased Array Antenna

This paper discusses about the beam pattern distortion caused by the failures of some antenna modules in the active array antenna and analyses the possibility of improvement through applying the beam pattern compensation method previously studied. The beam pattern distortion which is mostly represented as an increase of the sidelobe level, can be suppressed through re-synthesizing each module's magnitude and phase. This method was applied to the prototype of active array antenna system, and the results of antenna pattern distortion and compensation were analyzed and measured in the Near Field Chamber. Array failures are generally divided into random TR module failures and TRU(TR Unit: combination of TR modules, Beam Computation module, Power supply module) failures. The results of beam pattern compensation were analyzed in each failure and compared to the results of the simulation. The beam pattern compensation results applied to the real active antenna array system showed the similar to the simulation results. Consequently, it was verified the beam pattern could be compensated with the magnitude and phase adjustment of other normal antenna modules.

평면형 능동위상 배열안테나 빔 패턴 보상에 관한 연구

본 논문에서는 평면형 능동 위상 배열 안테나에서 일부 모듈의 고장이 발생할 경우, 발생되는 빔 패턴 왜곡을 여러가지 경우로 비교하여 검토하고, 기존에 연구된 빔 패턴 보상 방법을 실제 안테나에 적용하여 빔 패턴 왜곡 개선 가능성을 분석하였다. 빔 패턴의 왜곡은 주로 부엽 수준의 증가로 나타나게 되는데, 부엽 수준이 기준치를 넘어서게 되면 고장모듈을 제외한 나머지 모듈의 크기/위상값을 재조정하여 부엽을 낮출 수가 있으며, 본 논문에서는 이 방법을 실제 제작된 안테나에 적용하기 위한 방안 및 근접 전계 챔버에서 측정한 결과를 시뮬레이션 결과와 비교하여 나타내었다. 고장모듈이 발생하는 경우는 무작위로 여러 곳에서 발생하는 경우와 여러 개의 배열을 포함하는 단위 모듈이 고장 날 경우로 나누어서, 시뮬레이션 결과와 측정 결과를 비교 분석하였다. 측정 결과는 시뮬레이션 결과와 유사한 경향을 나타내며, 고장 모듈이 발생할 경우 남아있는 정상 모듈의 크기/위상 조정을 통해서 부엽을 낮추기 위한 빔 패턴 보상이 가능함을 확인할 수 있다.