Earticle

In this paper, a DOA estimation method using subarray and spatial smooth is proposed. The DOA is then estimated based on the computation of the phase shift between the reference signal and its phase shifted signal. To significantly improve the robustness of DOA estimation and of beamforming and to estimate azimuth angle in multipath mobile channel environment, we developed techniques for applying spatial smooth subarray method to arrays of linear geometry. We developed method for applying spatial smooth subarray to arrays of arbitrary geometry. We study the cause of ambiguities in a multiple signal environment and find the necessary and sufficient conditions for an array manifold to be ambiguity free. We show that can be the application of our method MUSIC and adaptive beamforming method. The estimation results are verified by simulations.

The LHCP circularly polarized antenna operating at DBS band is developed by employing the sequential-rotation technique in which each subarray is comprised the three truncated-corner patch square element. Antenna designed with sequentially-related technique whose M=3, p=2 has the effect of improved axial-ratio bandwidth, cross-polarization etc. And it is proved that the degradation of radiation pattern can be reduced significantly by minimizing the radiation loss of feeding line structure. Antenna designed shows extremely low side lobe level of below - 25 dB in the diagonal plane and cross-polarization level of below -20 dB in the all plane. And these performances comply with the array antenna specification for DBS.

능동위상배열레이다 기술의 발전에 따라 최근에는 수십 개의 디지털 수신기를 사용하여 부배열 단위에서 수신된 신호를 디지털적인 방법으로 합성하는 능동위상배열안테나가 개발되고 있다. 디지털 빔 합성시 빔 특성은 부배열 단위의 가중치에 의해서도 영향을 받지만, 부배열 구조의 형상에 의해서도 크게 영향을 받는다. 그래서 본 논문에서는 재귀적인 소자 교환 방식을 사용하여 부배열 구조를 생성하는 방법과 운용하는 빔의 부엽을 최소화할 수 있도록 부배열 구조를 최적화하는 알고리즘을 제안하였다. 또한, 본 논문에서 제안한 알고리즘을 적용하여 디지털 빔 형성에 가장 많이 사용되는 모노펄스빔과 펜슬 다중빔에 대해 각각 또는 동시에 최대 부엽을 최소화하는 최적화된 부배열 구조 해를 찾아 그 결과를 제시하였다.

With the development of active phased array radar technology in recent years, active phased array antennas, which digitally combine signals received from subarray units using dozens of digital receiver, have been developed. The beam characteristics are greatly affected by the shape of the subarray structure as well as the weight of subarray in digital beamforming. So in this paper, the method to generate subarray structures by using recursive element exchanging method and the method to optimize subarray structures that can minimize sidelobes of operating beams are proposed. Additionally it presents the result to find the optimized subarray structure to minimize the maximum sidelobe of monopulse beam and pencil multi-beam respectively or simultaneously which are commonly used for digital beamforming by applying the algorithm propsed in this paper.

항공기 능동 위상 배열(AESA) 레이더에 적용할 수 있는 레이더 안테나 부배열 채널 구성 및 보정에 대한 내용을 기술하였다. 설계된 부배열 채널 구조의 성능시험을 위하여 디지털 빔 형성이 가능한 12개 부배열 채널을 갖는 AESA 레이더 시연기(demonstrator)를 설계하고 제작하였다. 제작한 부배열 채널에서는 채널 간 크기 및 위상 오차가 필수적으로 발생하게 된다. 본 논문에서는 부배열 채널 간 발생하는 오차를 보정하는 방법을 제안하였다. 오차 보정후 채널의 신호 레벨과 모노펄스 기울기를 측정하여 보정된 효과를 확인하였다. 채널 보정 후 부배열 채널로 형성된 디지털 모노펄스 채널을 검증하기 위하여 별도로 구성된 아날로그 모노펄스 채널과 성능을 비교하였다. AESA 레이더 시연기의 성능 확인을 위하여 지상에서 원전계(far field) 시험을 수행하였다. 표적 모의 장치를 이용하여 단일 표적을 생성하고, 동일한 파형 및 탐색 조건하에서 탐지 및 추적시험을 수행하였다. 설계된 12개 부배열 채널 신호로 구성한 디지털 모노펄스 채널의 표적 탐지 추적 성능이 기존 아날로그 모노펄스 채널의 성능과 유사함을 확인하였다. 또한, 부엽으로 입사하는 재머 신호에 대하여 부배열 채널에서 적응 빔 형성(adaptive beam-forming) 기능이 효과적으로 동작함을 확인하였다.

This paper describes the subarray channel configuration and calibration method for airborne AESA radar antenna. AESA radar demonstrator was designed and implemented for the digital beam-forming performance test of the 12 channel subarray structure. Magnitude and phase difference can be exist between the manufactured subarray channel. In this paper, calibration method for the subarray difference error was suggested. We measured digital monopulse slope in the subarray channel and verified the channel calibration effect. To verify the subarray channel operation, digital monopulse channel was compared with analog monopulse channel performance. AESA radar demonstrator was tested in the ground far field test range. Emulated single target was generated to test the detection and tracking performance of the demonstrator with the same waveform and search pattern. We verified that the detection and tracking performance of the 12 subarray digital monopulse channel was similar with the conventional analog monopulse channel. Also, ABF(Adaptive Beam-Forming) function for the sidelobe jammer was tested and effective operation was verified.

In inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging, An ISAR autofocusing algorithm is essential to obtain well-focused ISAR images. Traditional methods have relied on the approximation that the phase error due to target motion is a function of the cross-range dimension only. However, in the stepped-frequency radar system, it tends to become a two-dimensional function of both down-range and cross-range, especially when target's movement is very fast and the pulse repetition frequency (PRF) is low. In order to remove the phase error along down-range, this paper proposes a method called SAEM (subarray averaging and entropy minimization) [1] that uses a subarray averaging concept in conjunction with the entropy cost function in order to find target motion parameters, and a novel 2-D optimization technique with the inherent properties of the proposed entropy-based cost function. A well-focused ISAR image can be obtained from the combination of the proposed method and a traditional autofocus algorithm that removes the phase error along the cross-range dimension. The effectiveness of this method is illustrated and analyzed with simulated targets comprised of point scatters.

본 논문에서는 VHF 대역 능동 위상 배열안테나를 구현하기 위한 $2{\times}2$ 부배열 안테나 설계에 대해 연구하였다. 야기-우다 안테나가 복사소자로 적용되었으며, 복사소자의 투사기 굵기 및 도파기 길이 등을 최적화하여 대역폭 확장 및 소형화를 달성하였다. 또한, 그리드 반사기를 사용하여 전후방비를 개선하였고, 무게와 바람저항을 감소시켰다. 제작된 $2{\times}2$ 부배열 안테나는 목표대역($0.98{\sim}1.02f_c$)을 충분히 만족하며, 10.61 dBi의 최대 이득 및 26 dB 이상의 양호한 전후방비 특성을 가진다.

Herein, a $2{\times}2$ subarray antenna is designed to implement a VHF band active electronically scanned array. The Yagi-Uda antenna is used as a radiating element. The bandwidth enhancement and miniaturization of the Yagi-Uda antenna are achieved by optimizing the diameter of a driven element and the length of a director. In addition, the grid reflector is utilized to improve the front-to-back ratio(FBR) and to reduce both the wind resistance and overall system weight. The fabricated $2{\times}2$ subarray antenna fully covers the VHF target band($0.98{\sim}1.02f_c$). The measured maximum gain is 10.61 dBi and the FBR is larger than 26 dB.

이 논문에서는 pq개의 PE(Processing Element)를 가진 SIMD처리기에서 기억 장치 접근시간을 감소시키기 위한 충돌회피 기억장치를 제안했다. 이 기억장치는 MxN 배열내 자료들의 임의의 위치에서 일정 간격인 블록형태와 8방향 선형태인 pd개의 자료들의 동시 접근을 지원한다. 기억모듈 수는 pq보다 큰 소수이고, 간격은 기억모듈 수의 배수가 아닌 양수이다. 간단하고 빠른 주소계산회로와 이동회로를 위해, 요구된 자료들에서 첫번째 자료의 기준 주소와 pq개의 주소간의 차들로 구분한 후, 주소간의 차들은 첫번째 자료 요소의 기억모듈번호로부터 번호에 따라 오름차순 정렬되고 빠른 기억모듈에 저장된다. 그래서 m개의 주소간의 차이들에 첫번째 자료의 기준주소 더해진 후, 첫 번째 요소의 기억모듈 번호에 의한 오른쪽 회전이 간격을 가진 9가지 서브어레이 모두이게 요구된다. 9가지 자료 이동 형태를 멀티플렉싱과 회전에 의해 1가지로 감소시킨 효율적인 자료 이동 회로를 제안하였다. 제안된 충돌회피기억 장치는 이전기억 장치와 비교하여 자료 접근형태, 간격, 자료 배열의 크기에 제한, 하드웨어 비용, 속도, 복잡도면에서 개선하였다.

이 논문에서는 SIMD처리기에서 기억장치 접근시간을 감소시키기 위한 기억장치를 제안했다. 이 기억장치는 MxN 배열내 자료들의 임의의 위치에서 일정 간격인 블록형태와 8방향 선형태인 pq개의 자료들의 동시접근을 지원한다. 기억모듈 수는 pq보다 큰 소수이고, 간격은 기억모듈 수의 배수가 아닌 양수이다. 간단하고 빠른 주소계산회로와 이동회로를 위해, 요구된 자료들에서 첫번째 자료의 기준 주소와 pq개의 주소간의 차들로 구분한 후, 주소간의 차들은 첫번째 자료요소의 기억모듈번호로부터 번호에 따라 오름차순 정렬되고 따른 기억모듈에 저장된다. 9가지 자료 이동형태를 멀티플렉싱과 회전에 의해 1가지로 감소시킨 효율적인 자료 이동 회로를 제안하였다. 제안된 충돌회피 기억장치는 이전 기억장치와 비교하여 자료 접근형태, 간격, 자료 배열의 크기에 제한, 하드웨어 비용, 속도, 복잡도면에서 개선하였다.

In this paper, a series-fed microstrip array antenna utilized a sub-array with a waveguide slot feeding is presented. This sub-array can reduce the feed loss compared with a full microstrip feed network. The sub-array has been designed both for a broad reflection bandwidth and a flat gain bandwidth from 40.5 GHz to 43.5 GHz. The $24{\times}24$ array antenna has been implemented with the maximum gain of 32.4 dBi.