KR100291559B1 - 자체 동조형 위상차 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자체 동조형 위상차 측정 장치에 관한 것으로 특히, 자체 생성 신호를 생성하여 주파수 동조없이 위상 비교 방식이 갖는 정밀성을 유지하면서 순시적으로 입사 신호의 방향을 탐지하도록 함에 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 고정된 주파수(RF_L)를 발생시키는 발진기(220)와, 안테나(210-1)로 수신되는 고주파 신호(RF_1)를 상기 발진 주파수(RF_L)에 동조시켜 동조 신호(RF_L ')를 출력하는 혼합기(230)와, 안테나(210-1)(210-2)로 각기 수신되는 고주파 신호(RF_1)(RF_2)와 상기 동조 신호(RF_L ')를 각기 혼합하여 각각의 중간주파수 신호(IF_1)(IF_2)를 출력하는 혼합기(240)(250)와, 상기 중간주파수 신호(IF_1)(IF_2)간의 위상차를 판단하는 위상차 변별부(260)와, 이 위상차 변별부(260)에서의 위상차에 해당하는 방위 데이터를 출력하는 방위 데이터 출력부(270)로 구성한다.

Description

자체 동조형 위상차 측정 장치{PHASE DIFFERENCE MEASUREMENT APPARATUS FOR TUNED ONESELF}

본 발명은 위상차 측정 기술에 관한 것으로 특히, 방향 탐지 및 주파수 측정을 위한 자체 동조형 위상차 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 방향 탐지 장치에 사용하는 방법은 방탐 정확도는 낮지만 신호 포착률이 높은 순시(instantaneous) 방위 측정용 진폭 비교 방식과, 신호 포착률은 낮지만 방탐 정확도가 높은 정밀 방위 측정용 위상 비교 방식이 근간을 이룬다.

도1은 일반적인 동조형 위상 비교 방탐 장치의 구성도로서 이에 도시된 바와 같이, 전방향 안테나(110-3)로 수신된 주파수를 측정하여 동조 신호를 발생시키는 동조신호 발생부(120)와, 안테나(110-1)(110-2)로 수신된 각각의 고주파신호(RF_1)(RF_2)와 상기 동조신호 발생부(120)에서의 동조신호(RF_L)와의 차에 해당하는 중간주파수(IF_1)(IF_2)를 각기 발생시키는 혼합기(130)(140)와, 상기 혼합기(130)(140)에서의 중간주파수(IF_1)(IF_2)의 위상차를 구하는 위상차 변별부(150)와, 이 위상차 변별부(150)에서의 위상차에 해당하는 방위 데이터를 출력하는 방위데이터 출력부(160)로 구성된다.

상기 방위데이터 출력부(160)는 룩업 테이블(Look-Up Table)로 구성된다.

이와같은 동조형 위상 비교 장치는 고정확도가 요구되는 정밀 방위 측정을 목적으로 널리 이용되고 있으며, 이의 동작을 설명하면 다음과 같다.

2개의 안테나(110-1)(110-2)로부터 수신되는 고주파 신호(RF_1)(RF_2)는 각각의 혼합기(130)(140)의 RF 입력단자에 입력되고 동조신호 발생부(120)가 전방향 안테나(110-3)로 수신된 주파수를 측정하여 발생시킨 동조 신호(RF_L)는 주파수 동조를 위해 상기 혼합기(130)(140)의 LO(Local Oscillator) 단자에 입력된다.

이때, 혼합기(130)(140)가 수신 신호(RF_1)(RF_2)와 동조 신호(RF_L)간의 주파수 차에 해당하는 중간주파수(IF_1)(IF_2)를 발생시키면 상기 각각의 중간주파수 신호(IF_1)(IF_2)는 제한 증폭되어 위상차 변별부(150)로 입력된다.

이에 따라, 위상차 변별부(150)는 2개의 중간주파수 신호(IF_1)(IF_2)간에 존재하는 위상차에 따라 cos과 sin 함수로 표현되는 2개의 비디오 신호를 출력하게 되며 그 2개의 비디오 신호간의 비율에 따라 위상차가 결정된다.

따라서, 방위 데이터 출력부(160)가 위상차 변별부(150)에서의 위상차 정보를 입력으로 주파수 정보(파장 정보)와 함께 처리함으로써 방위 데이터를 출력하게 된다.

상기 방위 데이터 출력부(160)는 위상차 정보에 해당하는 방위 데이터를 룩업 테이블로부터 읽어 출력하게 된다.

한편, 상기와 같은 과정을 수식으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 공간상에서 2개의 안테나(110-1)(110-2)로 수신되는 신호의 경로차를 'L', 입사각을 ' theta '라고 가정한 경우 RF_1 (t), RF_2 (t), RF_3 (t)는 아래의 식(1)(2)(3)과 같이 표현될 수 있다.

------ 식(1)

------ 식(2)

------ 식(3)

여기서, omega _R = 2pi F_R, omega _L = 2pi F_L, phi _R은 입사신호의 위상차, phi _L은 동조신호의 초기 위상이다.

따라서, 혼합기(130)(140)의 출력(IF_1 (t),IF_2 (t))은 아래의 식(4)(5)와 같이 표현되므로 ' omega _R +- omega _L' 주파수 성분에서 고주파 신호(RF)의 위상차( phi _R)가 유지됨을 알 수 있고 적절히 대역통과필터를 사용하면 ' omega _R - omega _L' 주파수인 중간주파수(IF) 대역에서 고정밀도로 위상차 측정이 가능해진다.

---- 식(4)

---- 식(5)

이때, 'phi_R'은 두 신호의 도달 거리차(L)에 의해 발생되는 위상차양으로서 아래의 식(6)과 같이 표현되고 주파수와 설치 간격(D)은 이미 알고 있는 정보이므로 두개의 안테나간의 위상차(phi_R)를 측정하면 입사각( theta )를 산출할 수 있다.

------ 식(6)

결론적으로, 상기 식(6)에서 알 수 있듯이 입사각(theta)의 정확도 즉, 방탐 정확도는 위상차(phi_R)와 직결되며 위상차(phi_R)의 측정 정확도를 높여야만 방탐 정확도를 높일 수 있음을 알 수 있다.

그러나, 종래에는 고주파(RF) 대역에서 위상차(phi_R)를 직접 측정할 수도 있지만 측정오차가 매우 크기 때문에 규격 달성을 위한 장비 구현이 어렵다는 문제점이 있다.

그리고, 종래에는 공간상에서 도래하는 신호의 방위를 정밀하게 도출하고자 할 때 일반 동조형 회로를 이용하는 경우 방탐 정확도 달성을 위한 필수적인 조치로서 입사 신호의 주파수에 대한 동조 과정이 개입되어야 하므로 즉각적인 방탐 정보 수집 즉, 순시성이 저하되어 신호 포착률이 낮아지는 문제점이 있다.

즉, 종래에는 가능한한 위상차(phi_R)의 측정 정확도를 높이기 위해 상대적으로 파장을 길게 하여 위상차 측정 분해능과 정확도를 높일 수 있는 중간주파수 대역의 신호로 변환하는 동조 과정이 불가피하다는 문제점이 있다.

또한, 최근 선진국에서는 두 방법의 장점을 모두 이용하기 위하여 하나의 시스템에 두가지 방탐 방법을 통합한 형태인 진폭-위상 복합 방법을 개발하고 있다.

그러나, 이러한 진폭-위상 복합 방법도 위상 비교 방탐 방식 부분은 일반 동조형을 채용한 형태로서 정밀 방탐의 경우에는 한개의 신호만을 선택한 후 주파수 동조에 의해 방위를 측정하기 때문에 다른 주파수 대역의 신호를 처리할 수 없는 단점을 제거할 수 없다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 자체 생성 신호를 생성하여 주파수 동조없이 위상 비교 방식이 갖는 정밀성을 유지하면서 순시적으로 입사 신호의 방향을 탐지하거나 주파수를 측정하도록 창안한 자체 동조형 위상 측정 장치를 제공함에 목적이 있다.

도1 은 일반적인 동조형 위상비교 방향 탐지 장치의 구성도.

도2 는 본 발명의 실시예를 보인 장치의 구성도.

도3 은 도2 에 있어서, 동조후 최종단의 주파수 스펙트럼을 보인 파형도.

도4 는 본 발명의 실시예에 대한 상세 구성도.

도5 는 본 발명의 적용에 따른 안테나 부분의 구성을 보인 예시도로서,

도5(a)는 방향 탐지시의 안테나 구성을 보인 예시도이다.

도5(b)는 주파수 측정시의 안테나 구성을 보인 예시도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

210-1,210-2 : 안테나 220 : 발진기

230∼250 : 혼합기 260 : 위상차 변별부

270 : 방위데이터 출력부

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 고주파(RF) 대역의 위상차를 중간주파수(IF) 대역으로 변환하여 협대역에서 정밀하게 위상차를 측정하는 위상비교 방탐 기법을 사용하되 고주파(RF) 신호를 중간주파수(IF) 신호로 순시적으로 변환할 수 있는 자체 동조형 동조신호 발생 회로를 구성함을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 고주파신호를 수신하기 위한 제1,제2 안테나와, 고정된 주파수를 발생시키는 발진기와, 상기 제1 안테나로 수신되는 제1 고주파 신호를 상기 발진 주파수에 동조하여 동조 신호를 출력하는 제1 혼합기와, 제1,제2 안테나로 각기 수신되는 제1,제2 고주파 신호와 상기 동조 신호를 각기 혼합하여 제1,제2 중간주파수 신호를 출력하는 제2,제3 혼합기와, 상기 제1,제2 중간주파수 신호간의 위상차를 판단하는 위상차 변별부와, 이 위상차 변별부에서의 위상차에 해당하는 방위 데이터를 출력하는 방위 데이터 출력부로 구성하여 방향을 탐지하도록 함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 구성에서 2개의 안테나를 1개의 안테나로 대치하고 그 1개의 안테나로 수신되는 1개의 고주파 신호를 2개의 고주파 신호로 분배하는 전력 분배기와, 이 전력 분배기에서의 제2 고주파 신호를 소정 시간 지연시키는 지연기를 구비하여 주파수를 측정하도록 함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2 는 본 발명의 실시예를 보인 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 고정된 주파수(RF_L)를 발생시키는 발진기(220)와, 안테나(210-1)로 수신되는 고주파 신호(RF_1)를 상기 발진 주파수(RF_L)에 동조시켜 동조 신호(RF_L ')를 출력하는 혼합기(230)와, 안테나(210-1)(210-2)로 각기 수신되는 고주파 신호(RF_1)(RF_2)를 상기 동조 신호(RF_L ')에 각기 동조시켜 각각의 중간주파수 신호(IF_1)(IF_2)를 출력하는 혼합기(240)(250)와, 상기 중간주파수 신호(IF_1)(IF_2)간의 위상차를 판단하는 위상차 변별부(260)와, 이 위상차 변별부(260)에서의 위상차에 해당하는 방위 데이터를 출력하는 방위 데이터 출력부(270)로 구성한다.

상기 방위데이터 출력부(270)는 룩업 테이블(Look-Up Table)로 구성한다.

이와같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

2개의 안테나(210-1)(210-2)로부터 수신되는 고주파 신호(RF_1)(RF_2)가 각기 혼합기(240)(250)의 RF 입력단자에 입력되는데, 상기 고주파 신호(RF_1)는 혼합기(230)의 LO(Local Oscillator) 입력단자에도 입력된다.

이때, 자체 동조형의 동조신호 발생 회로인 혼합기(230)는 발진기(220)에서의 고정된 발진 주파수(RF_L)와 입사신호(RF_1)를 1차 동조하여 고주파(RF) 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환하기 위한 동조 신호(RF_L ')를 발생시키는데, 일반적으로 사용하고 있는 위상비교 동조신호 발생기와 같은 역할을 한다.

즉, 별도의 주파수 측정장비를 이용하여 입사신호(RF_1)에 대한 동조 주파수를 생성하는 일반적인 위상 비교 기법과는 달리 주파수 정보없이도 동조신호 발생이 가능하여 고주파(RF) 대역의 신호를 즉각적으로 중간주파수(IF) 대역의 신호로 변환할 수 있으며 또한, 위상 비교 방탐 기법과 마찬가지로 중간주파수(IF) 대역에서 위상차를 변별하므로 정확도는 그대로 유지할 수 있다.

따라서, 본 발명은 순시적으로 방탐을 하면서 정밀도는 위상비교 방탐 기법과 같은 수준을 얻을 수 있다.

그런데, 본 발명에서 가장 중요한 것은 고주파(RF) 대역의 신호를 중간주파수(IF) 대역의 신호로 순시적으로 변환하면서 고주파(RF) 대역에서의 위상차 정보를 중간주파수(IF) 대역에서도 동일하게 유지되도록 하는 것이다.

따라서, 고주파(RF) 대역의 위상차 정보가 중간주파수(IF) 대역의 위상차 정보로 전환되는 과정을 위상비교 방탐 기법에서와 같은 방법으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 혼합기(240)(250)에서 출력되는 중간주파수(IF) 대역의 신호(IF_1)(IF_2)를 정량적으로 살펴보면 아래의 식(7),(8)과 같이 표현된다.

--- 식(7)

--- 식(8)

이때, 상기 식(7),식(8)을 살펴보면 중간주파수(IF) 대역의 두 수신 채널사이에서 얻어지는 상대적인 위상차는 '2omega_R + omega_L','2omega_R - omega_L', 'omega_L'의 주파수에서 위상차(phi_R)를 얻을 수 있으며 초기 위상(phi_L)은 위상차에 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.

따라서, 중간주파수(IF) 대역 통과 필터를 사용하면 중간주파수(IF) 대역인 'omega_L' 주파수에서 위상차(phi_R)를 얻을 수 있으므로 이미 알고 있는 고정 발진 주파수(RF_L)에서 위상차를 구할 수 있음을 알 수 있다.

즉, 본 발명은 일반적인 위상 비교 방탐 기법과 마찬가지로 중간주파수(IF) 대역에서 위상차를 얻을 수 있어 주파수 정보가 필요치 않음을 알 수 있다.

그런데, 본 발명을 이용하여 중간주파수(IF) 대역에서 순시적으로 위상차를 얻을 수 있음을 확인하는 과정으로 실제 자체 동조 회로를 구현하기 위하여 필수적으로 고려하여야 할 요소가 있는데, 도2에서 전파 전달 지연을 고려하여 자체 동조 과정을 통하여 얻어지는 중간주파수(IF) 대역의 신호를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

입사신호(RF_1)과 고정된 발진 주파수(RF_L)를 1차 동조하여 얻은 혼합기(230)의 출력(RF_L ')은 전파 전달 지연을 고려하여 계산하면 아래의 식(9)와 같이 표현된다.

--식(9)

여기서, 'phi_b = omega_R t_b'로서 안테나 입력단으로부터 1차 동조 혼합기(230)까지의 고주파 신호(RF_1)의 전파 전달 지연에 따른 위상 변화량이다.

이때, 식(9)에서 보면 혼합기(230)를 거치면서 2개의 주파수 성분을 갖는 동조 신호(RF_L ')가 얻어짐을 알 수 있다.

그런데, 고주파(RF) 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환하기 위해서는 2개의 주파수 성분중에서 하나만 있어도 가능하며 또한, 2개의 동조 주파수를 사용할 경우 고조파 성분만을 증가시키는 역할을 하므로 2개의 주파수 성분중에서 하나만 사용하여야 함을 알 수 있다.

따라서, 2개의 주파수 성분으로 얻어진 동조 신호(RF_L ')를 이용하여 고주파(RF) 대역의 신호를 중간주파수(IF) 대역으로 변환하여 얻어지는 중간주파수 신호(IF_1)(IF_2)를 전파 전달 지연을 고려하여 계산하면 아래의 식(10) 및 식(11)과 같이 표현된다.

--- 식(10)

--- 식(11)

여기서, phi_1,phi_2,phi_3,phi_4,phi_1 ',phi_2 ',phi_3 ',phi_4 '는 고주파(RF)단에서 중간주파수(IF)단까지 각각의 전달 경로에서 전파 전달 지연에 의해서 발생하는 위상변화량으로서 아래와 같은 식으로 표현된다.

phi_1 ~=~ omega_R t_b + omega_R t_c + omega_L t_c + omega_R t_a, phi_2 ~=~ omega_R t_b + omega_R t_c + omega_L t_c - omega_R t_a

phi_3 ~=~ omega_R t_b + omega_R t_c - omega_L t_c + omega_R t_a, phi_4 ~=~ omega_R t_b + omega_R t_c - omega_L t_c - omega_R t_a

phi_1 ' ~=~ omega_R t_b + omega_R t_c ' + omega_L t_c ' + omega_R t_a ', phi_2 '~=~ omega_R t_b + omega_R t_c ' + omega_L t_c ' - omega_R t_a '

phi_3 '~=~ omega_R t_b + omega_R t_c ' - omega_L t_c ' + omega_R t_a ', phi_4 '~=~ omega_R t_b + omega_R t_c ' - omega_L t_c ' - omega_R t_a '

즉, 상기 식(10)과 식(11)에서 보면 첫번째와 두번째 주파수 성분 신호는 동조 신호(RF_L ')의 USB에 의해서 얻어진 것이며, 나머지 2개의 주파수 성분신호는 동조 신호(RF_L ')의 LSB에 의해서 얻어진 것이다.

그런데, 상기 식(10)과 식(11)에서 'omega_L' 주파수 신호는 동조 신호(RF_L ')의 USB와 LSB에서 각각 얻어지지만, 상대적인 위상차는 '+phi_R'와 '-phi_R'을 갖는 신호의 합으로 존재함으로 정확하게 측정할 수 없다.

따라서, USB 및 LSB 두개의 동조 신호를 이용하여 중간주파수(IF) 대역의 신호를 얻으면 'omega_L' 주파수에서 서로 간섭을 주므로 동조 신호(RF_L ')를 발생시키기 위하여 사용되는 혼합기(230)는 반드시 SSB(Single Side Band) 혼합기를 사용하여 USB 또는 LSB 신호만을 출력하도록 하여야 한다.

그런데, 혼합기(230)를 SSB 혼합기로 구성하여 USB 또는 LSB 신호만을 출력하도록 하여도 소자 특성이 이상적이지 않으며 또한, 아래의 설명과 같은 혼합기(230)의 고조파 특성으로 인하여 두개의 주파수 성분이 신호 세기만 어느 정도의 차이를 가지면서 존재하게 된다.

따라서, 고주파(RF) 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환하기 위한 동조 신호로 사용하면 입사 신호(RF_1)와 USB 및 LSB 동조 신호(RF_L)사이에는 혼합기(230)를 거치면서 서로 이미지 신호로 작용하므로 'omega_L' 주파수에서 '+phi_R'와 '-phi_R'을 갖는 두개의 신호가 신호 세기만 차이를 가지면서 존재한다.

따라서, 정확한 위상차(phi_R)를 얻기 위해서는 중간주파수(IF) 신호로 변환하기 위한 혼합기(240)(250)는 허상 제거(Image Rejection) 혼합기를 사용하여야 한다.

이는 일반적인 혼합기를 사용할 경우 중간주파수(IF) 대역에서 두 수신 채널의 신호가 서로 허상으로 작용하여 두 수신 채널간의 상대적인 위상차가 상쇄되므로 위상차를 측정할 수 없기 때문이다.

또한, 2개의 중간주파수(IF) 채널에서 유도되는 상대적인 위상차는 두 수신 신호 채널을 구성하는 전파 전달 경로차에 의해서 위상차가 변할 수 있다.

즉, USB 신호만을 동조 신호로 이용하여 'omega_L' 주파수에서 상대적인 위상차를 측정하여도 고주파(RF) 대역에서의 위상차는 ' phi _R'이 아닌 'phi_R + phi_2 - phi_2 ''이 얻어지는 것으로, 'phi_L' 주파수에서 측정되는 위상차는 'omega_R','omega_L' 및 전파 전달 경로차에 의해서 변하게 되므로 정확한 위상차를 측정할 수 없다.

따라서, 본 발명에서는 SSB 혼합기 및 허상 제거 혼합기를 반드시 사용하여야 하며 두 수신 채널의 전파 전달 경로를 동일하게 구성하여야 한다.

즉, 상기의 특징을 갖도록 구성한 본 발명의 실시예는 도4 와 같으며, 이의 동작을 설명하면 다음과 같다.

안테나(210-1)(210-2)로부터 각기 입력되는 고주파 신호(RF_1)(RF_2)는 미약함으로 신호 처리가 가능하도록 전단 저잡음 증폭기(401)(411)에서 소정 이득만큼 증폭한다.

그리고, 입력 신호의 세기가 증폭기의 동적 범위에 있을 경우 위상차 획득시 신호 크기는 무관하므로 저잡음 증폭기(401)(411)의 출력을 각기 입력받은 RF 제한 증폭기(402)(412)는 신호의 크기를 일정하게 유지시켜준다.

즉, RF 제한 증폭기(402)(412)는 허상 제거 혼합기(240)(250)로 동조 신호(RF_L ')가 공급될 수 있도록 입력 신호를 충분한 신호 세기로 증폭하여야 하며 또한, 입력 신호의 세기가 가변하여도 항상 일정한 신호 세기를 갖도록 하여 고주파(RF) 대역에서 중간주파수(IF) 대역으로의 신호 변환시 항상 일정한 변환 손실을 갖도록 한다.

이 후, 대역 통과 필터(403)(413)가 RF 제한 증폭기(402)(412)의 출력중 처리하고자 하는 주파수 대역만의 신호를 통과시키면 전력 분배기(404)(414)는 각기 2개의 경로로 분배하게 된다.

이때, 전력 분배기(404)의 일측 출력은 혼합기(240)의 RF 입력단자에 입력되고 타측 출력은 혼합기(230)의 LO 입력단자에 입력되며 전력 분배기(414)의 일측 출력은 혼합기(250)의 RF 입력단자에 입력되고 타측 출력은 종단된다.

이에 따라, Up Converter인 혼합기(230)는 전력 분배기(404)에서 입력된 고주파 신호를 Up Converting하여 발진기(220)의 발진 주파수로 동조시킨 후 Down Converter인 혼합기(240)(250)의 LO 입력단자로 전송하게 된다.

즉, 혼합기(230)가 LO 입력단자로 입력된 전력 분배기(404)의 출력을 IF 입력단자로 입력된 대역 통과 필터(406)를 통과한 발진기(220)의 출력중 소정 주파수 대역의 신호에 동조시키면 대역 통과 필터(407)가 처리하고자 하는 주파수 대역의 신호만을 통과시키고 증폭기(408)가 혼합기(240)(250)에서 처리하기 충분한 신호의 세기로 증폭하게 된다.

이에 따라, 전력 분배기(410)가 2개의 경로로 분배하여 혼합기(240)(250)의 LO 입력단자로 입력시키게 된다.

상기 혼합기(230)는 Up Converting을 위한 Single Sideband Mixer를 이용한다.

이때, 혼합기(240)(250)는 고조파 발생을 억제하기 위한 Down Converter로서 허상제거 혼합기(Image Rejection Mixer)를 사용하며 전력 분배기(404)(414)에서의 고주파 신호를 전력 분배기(410)에서의 중간주파수의 신호로 동조하게 된다.

이에 따라, 대역 통과 필터(405)(415)가 혼합기(240)(250)의 출력중 위상 변별용 신호(IF_1)(IF_2)만을 통과시켜 위상 변별기(260)에 입력시키게 된다.

이때, 위상 변별기(260)는 2개의 중간주파수(IF) 신호(IF_1)(IF_2)를 입력받아 서로의 상대적인 위상차를 변별하여 디지털인 위상차 정보를 방위데이터 출력부(270)에 출력하게 된다.

따라서, 방위데이터 출력부(270)는 위상차 정보에 해당하는 방위 데이터를 룩업 테이블(Look-Up Table)에서 읽어 출력하게 된다.

즉, 본 발명은 도5 (a)와 같이 2개의 안테나를 구비하여 2개의 고주파 신호(RF_1)(RF_2)의 상대적 위상차를 순시적으로 측정함으로써 정밀 방위를 측정하는 방향 탐지 장치에 적용할 수 있다.

또한, 상기와 같은 동작의 본 발명과 종래의 일반적인 동조형 회로에 대한 비교 결과는 도3 의 파형도와 같다.

도3은 도1 의 일반 동조형 회로와 도2 의 자체 동조형 회로에 대하여 입력 레벨 -30dBm에서 고조파에 의한 영향과 잡음 레벨 변화를 분석하고 최종단에서 안정적인 160MHz 신호 추출을 스펙트럼 출력을 통해 확인한 결과를 보인 파형도로서, 도3 (a)(c)는 도1 회로의 파형도이고 도3 (b)(d)는 도2 회로의 파형도이다.

도3 의 파형도에서 보듯이 본 발명의 자체 동조형 회로는 주파수 정보없이 협대역 동조후 중간주파수(IF) 대역에서 정밀한 위상차(phi_L) 측정이 도1 의 일반 동조형 회로를 사용한 경우와 거의 유사한 중간주파수(IF) 신호만이 존재함을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 예로서 디지털 주파수 측정 장치(Digital Frequency Discriminator : DFD)에 적용할 수 있다.

이 경우, 도5 (b)와 같이 하나의 안테나(510)를 구비하여 그 안테나(510)에서의 고주파 신호(RF)를 전력 분배기(511)에서 2개의 경로로 분배하며 하나의 경로는 원래의 고주파 신호로 입력시키고 다른 하나의 경로는 지연기(512)를 구비하여 소정 시간 지연하여 입력시킴으로써 2개의 고주파 신호의 상대적 위상차를 순시적으로 측정하여 정밀 주파수를 측정할 수 있다.

결론적으로, 본 발명은 2개의 안테나로부터 각기 입력되는 2개의 경로 또는 하나의 안테나로부터 입력되는 고주파(RF) 신호를 분배한 2개의 경로에서의 2개의 고주파(RF) 신호의 상대적인 위상차를 순시적으로 측정하여 정밀 방위를 도출하거나 정밀 주파수를 측정할 수 있다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 공간상으로 도래하는 신호의 방위를 도출할 때 입사 신호의 주파수 동조없이 자체 생성 신호를 이용함으로써 위상 비교 방식이 갖는 정밀성을 유지하면서 순시적으로 입사 신호의 위상차를 측정할 수 있는 효과가 있다.

이러한 본 발명은 순시 정밀 방향 탐지 장치와 정밀 주파수 측정 장치에 적용하여

정밀한 방향 탐지 및 주파수 측정에 이용할 수 있다.

Claims (6)

1. 제1 고주파 신호를 2개의 경로로 분배하는 제1 고주파신호 분배수단과, 제2 고주파 신호를 2개의 경로로 분배하는 제2 고주파신호 분배수단과, 고정된 발진 주파수를 생성하는 발진기와, 상기 제1 고주파신호 분배수단의 제2 출력 신호를 상기 발진기의 출력 신호에 동조시키는 동조신호 발생수단과, 상기 제1 고주파신호 분배수단의 제1 출력신호를 상기 동조신호 발생수단의 동조 신호에 동조시켜 제1 중간주파수 신호를 출력하는 제1 중간주파수신호 출력수단과, 상기 제2 고주파신호 분배수단의 제1 출력신호를 상기 동조신호 발생수단의 동조 신호에 동조시켜 제2 중간주파수 신호를 출력하는 제2 중간주파수신호 출력수단과, 상기 제1,제2 중간주파수신호 출력수단의 출력신호를 입력으로 서로 상대적인 위상차를 변별하는 위상 변별 수단으로 구성하여 순시적으로 위상차를 측정하도록 함을 특징으로 하는 자체 동조형 위상차 측정 장치.
2. 제1항에 있어서, 공간상에서 경로차를 가지는 2개의 고주파신호를 수신하기 위한 제1,제2 안테나를 더 구비하여 순시적으로 위상차를 측정하고 그 위상차를 이용하여 방향을 탐지하도록 함을 특징으로 하는 자체 동조형 위상차 측정 장치.
3. 제1항에 있어서, 공간상에서 1개의 고주파 신호를 수신하는 안테나와, 이 안테나로 수신된 고주파 신호를 2개의 경로로 분배하는 전력 분배기와, 이 전력 분배기의 출력중 하나를 소정 시간 지연하는 지연기를 더 구비하여 2개의 고주파 신호에 대한 위상차를 순시적으로 측정하고 그 위상차를 이용하여 주파수를 측정하도록 함을 특징으로 하는 자체 동조형 위상차 측정 장치.
4. 제1항에 있어서, 제1,제2 고주파신호 분배수단은 입력 신호를 소정 레벨 증폭시키는 저잡음 증폭기와, 이 저잡음 증폭기의 출력의 크기를 일정하게 유지시키는 RF 제한 증폭기와, 이 RF 제한 증폭기의 출력중 처리하고자 하는 대역만을 통과시키는 대역 통과 필터와, 이 대역 통과 필터의 출력을 2개의 경로로 분배하는 전력 분배기로 각기 구성함을 특징으로 하는 자체 동조형 위상차 측정 장치.
5. 제1항에 있어서, 동조신호 발생수단은 제1 고주파신호 분배수단의 제2 출력을 발진기의 출력 주파수에 동조시키기 위해 업 콘버팅(Up Converting)하는 혼합기(Single Sideband Mixer)와, 이 혼합기의 출력 신호중 소정 대역만을 통과시키는 제1 대역 통과 필터와, 이 제1 대역 통과 필터의 출력을 소정 레벨 증폭시키는 증폭기와, 이 증폭기의 출력중 소정 대역만을 통과시키는 제2 대역 통과 필터와, 이 제2 대역 통과 필터의 출력을 2개의 경로로 분배하여 제1,제2 중간주파수신호 출력수단으로 각기 출력하는 전력 분배기로 구성함을 특징으로 하는 자체 동조형 위상차 측정 장치.
6. 제1항에 있어서, 제1,제2 중간주파수신호 출력수단은 고주파신호 분배수단의 출력을 상기 동조신호 발생수단의 출력에 동조시키는 혼합기(Image Rejection Mixer)와, 이 혼합기의 출력중 소정 대역만을 통과시켜 중간주파수 신호를 출력하는 대역 통과 필터로 각기 구성함을 특징으로 하는 자체 동조형 위상차 측정 장치.