This thesis propose various types of fast direction finding systems which can find the direction of a sensor with fast speed and wide scan range by utilizing only small number of antenna elements. The proposed system finds and detects direction by generating two different beams simultaneously, and then compares the value of the incident signal received by these two beams in ratio named beam comparison ratio.
The proposed feeding network generates Σ-beam and Δ-beam at each two output port of the feeding network. It can also weight each antenna element by phase shifters to shift direction of the observation angle and therefore widens scan angle range. The comparator gets the signals received by Σ-beam and Δ-beam as its inputs and compares the value of the two in ratio. This study suggests to utilize not only the Σ/Δ value named Σ-Δ ratio but also the Δ/Σ value named Δ-Σ ratio at the same time to scan the direction of a sensor. Utilizing both method at once enables to reduce the number of phase shift adjustments in half, allowing fast scan and downsizing the power consumption. By using both amplitude comparison(|Σ|-|Δ| [dB], |Δ|-|Σ| [dB]) along with the phase comparison(∠Σ-∠Δ [º], ∠Δ-∠Σ [º]) of Σ-Δ ratio and Δ-Σ ratio, it may be able to resolve ambiguity issue and also improve resolution.
Extra analysis was done since the proposed system can be influenced by the mutual coupling between/among antenna elements and the multipaths by surrounded environment. Furthermore, a environement which multipath can influence less on the proposed system is suggested.
본 논문에서는 적은 수의 안테나로 넓은 범위의 각도를 빠르게 스캔하여 센서가 존재하는 방향을 찾을 수 있는 고속 방향 인식 시스템을 다수 제안한다. 위치 인식 빔 형성 시스템은 서로 다른 두 빔을 동시에 형성한 후, 두 빔이 각각 수신한 신 간의 비교값(빔 비교 비율, beam comparison ratio)을 이용하여 센서의 방향을 찾는 방식을 이용한다.
제안하는 시스템의 급전 네트워크(feeding network)의 두 출력 포트(port)에서는 각각 Σ-빔과 Δ-빔이 동시에 발생한다.
또한 각 안테나 원소별 위상 변이(phase shift)를 이용한 가중치(weight)를 주어 위치 인식 빔 형성 시스템의 시야각(observation angle)의 방향을 자유롭게 조절할 수 있게 하였고, 이로 인하여 넓은 범위의 각도를 스캔 할 수 있다. 본 연구에서는 Σ/Δ값인 Σ-Δ(시그마-델타) 비율 뿐만이 아니라 Δ/Σ값인 Δ-Σ(델타-시그마) 비율을 동시에 얻어 센서의 방향을 인식할 것을 제안하였고, 이는 방향 스캔을 위해 필요한 위상 변위 조정 횟수를 절반으로 줄일 수 있는 효과를 가져와 빠른 스캔 속도와 전력 소모를 줄일 수 있다는 장점을 가진다. Σ-Δ 비율과 Δ-Σ 비율 값의 크기(|Σ|-|Δ| [dB], |Δ|-|Σ| [dB])와 위상차(∠Σ-∠Δ [º], ∠Δ-∠Σ [º])를 동시에 활용하면 방향 인식의 모호성(ambiguity)을 없애는 데에 도움을 줄 수 있으며 동시에 분해능을 높일 수 있다.
제안하는 고속 방향 인식 시스템의 정확도는 안테나 원소간의 상호결합(mutual coupling)과 주변 환경으로 인한 다중경로(multipath)에 영향을 받을 수 있기 때문에 이에 대한 분석 또한 수행하였고, 다중경로의 영향을 덜 받을 수 있는 환경과 시스템의 운용 방법에 대해 제안을 하였다.
