KR100851888B1 - 클러터와 송신 누설 전력 제거가 가능한 레이더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 클러터와 송신 누설 전력 제거가 가능한 레이더 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 레이더는 제 1 발진 신호를 입력받아 상기 도플러된 반사 신호를 제 1 하향 변환하는 제 1 합성기, 제 2 발진 신호를 입력받아 상기 제 1 하향 변환된 신호를 제 2 하향 변환하는 제 2 합성기, 상기 제 2 하향 변환된 신호의 출력을 증폭하는 증폭기; 제 3 발진 신호를 입력받아 상기 증폭된 신호에 도플러 주파수만이 남도록 제 3 하향 변환하는 제 3 합성기로 구성되며, 상기 수신 안테나를 통해 상기 탐지 신호 중 탐지체에 의해 도플러된 반사 신호를 수신하여 도플러 주파수만 남도록 하향 변환시키는 수신단 주파수 처리부와; 상기 제 2 합성기와 증폭기 사이에 구성되며, 상기 도플러된 반사 신호에 포함된 클러터와 송신 누설 전력을 제거하는 대역 제한 필터와;상기 도플러 주파수를 신호 처리하여 탐지 속도를 확인하는 신호 처리부;를 포함하여 구성된다.
Figure R1020060104654
지상 클러터, 송신 누설 전력, 제거, 레이더

Description

클러터와 송신 누설 전력 제거가 가능한 레이더{RADAR FOR ELIMINATING CLUTTER AND TRANSMISSION LEAKAGE POWER}
도 1은 종래 레이더의 간략한 송수신 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 클러터와 송신 누설 전력 제거 가능한 레이더의 간략한 송수신 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 클러터와 송신 누설 전력 제거 방법을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 송신단 중간주파수 처리부 110 : 샘플러
120 : 제 1 송신단 합성기 130 : 제 2 송신단 합성기
200 : 송신 안테나 300 : 수신 안테나
400 : 수신단 중간주파수 처리부 410 : 제 1 수신단 합성기
420 : 제 2 수신단 합성기 430 : 증폭기
440 : 제 3 수신단 합성기 450 : 제 4 수신단 합성기
460 : 대역 제한 필터 461 : 저역 통과 필터
462 : 노치 필터 500 : 신호 처리부
510 : A/D 컨버터 520 :DSP
본 발명은 레이더 장치에 관한 것으로, 특히, 클러터와 송신 누설 전력 제거가 가능한 레이더에 관한 것이다.
일반적으로 대전차 미사일이나 휴대용 무유도 로켓 등과 같은 위협체를 탐지하기 위한 탐지센서로 레이더가 사용된다. 탐지센서로 사용되는 레이더는 5MHz의 채널 간격을 갖는 여러개의 채널들로 구성되는데, 각 채널별로 펄스 신호를 송수신하여 표적을 탐지한다.
도 1은 종래 레이더의 간략한 송수신 블록도이다.
도 1을 참조하면, 종래 레이더는 송신단 중간주파수 처리부(10), 송신 안테나(20), 수신 안테나(30), 수신단 중간주파수 처리부(40) 및 신호 처리부(50)를 포함하여 구성된다.
상기 송신단 중간주파수 처리부(10)는 샘플러(11)와 합성기들(12, 13)로 구성되어, 기저 대역의 탐지 신호(IF1)를 고주파 대역의 탐지 신호(f)로 변환한다. 상기 송신 안테나(20)는 탐지체를 탐지하기 위하여 상기 변환된 고주파 대역의 탐지 신호(f)를 송신한다.
상기 수신단 중간주파수 처리부(40)는 합성기들(41, 42, 44, 45)과 증폭기(43)로 구성되며, 상기 수신 안테나(30)로 수신되는 반사 신호(f+fd)를 전달받아 탐지되는 도플러 주파수(fd)만 남도록 하향 변환한다.
상기 신호 처리부(50))는 A/D 컨버터(51)와 DSP(Digital Signal Processor, 52)로 구성되며, 상기 도플러 주파수(fd)를 디지털로 변환하고 신호처리하여 탐지 속도를 알아낸다.
탐지 속도를 알아내는 과정을 좀 더 구체적으로 살펴보면 종래의 레이더는, 탐지 신호 상향 변환을 위해 상기 제 1 및 제 2 송신단 합성기들(12, 13)에서 사용하는 국부발진기(Local Oscillator)의 주파수 RF와 IF2를 제 1 및 제 2 수신단 합성기(41, 42)에서 동일하게 사용한다. 따라서, 최종적으로 신호 처리부(50)로 입력되는 신호에는 도플러 주파수(fd)만이 남아, 반사 신호(f+fd)로부터 도플러 주파수(fd)를 추출해낼 수 있었다.
하지만, 레이더는 지상으로부터 높지 않은 각도의 표적을 탐지하기 때문에 상기 반사 신호(f+fd) 수신 시 매우 큰 지상 클러터가 함께 수신될 수 있으며, 표적의 크기에 상관없이 매우 높은 레벨의 전력을 송신하므로 송신 누설 전력 역시 상당히 높다.
따라서, 좀 더 정확히 탐지체의 탐지 속도를 확인하기 위해서는 상기 클러터와 송신 누설 전력에 대해 고려하여야 할 필요가 있었다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 클러터와 송신 누설 전력을 제거함으로써, 정확한 탐지체의 탐지 속도를 확인할 수 있는 클러터와 송신 누설 전력 제거가 가능한 레이더를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 클러터와 송신 누설 전력 제거가 가능한 레이더는 송신 안테나를 통해 고주파 대역의 탐지 신호를 생성하여 출력하는 송신단 주파수 처리부와; 제 1 발진 신호를 입력받아 상기 도플러된 반사 신호를 제 1 하향 변환하는 제 1 합성기, 제 2 발진 신호를 입력받아 상기 제 1 하향 변환된 신호를 제 2 하향 변환하는 제 2 합성기, 상기 제 2 하향 변환된 신호의 출력을 증폭하는 증폭기; 제 3 발진 신호를 입력받아 상기 증폭된 신호에 도플러 주파수만이 남도록 제 3 하향 변환하는 제 3 합성기로 구성되며, 상기 수신 안테나를 통해 상기 탐지 신호 중 탐지체에 의해 도플러된 반사 신호를 수신하여 도플러 주파수만 남도록 하향 변환시키는 수신단 주파수 처리부와; 상기 제 2 합성기와 증폭기 사이에 구성되며, 상기 도플러된 반사 신호에 포함된 클러터와 송신 누설 전력을 제거하는 대역 제한 필터와; 상기 도플러 주파수를 신호 처리하여 탐지 속도를 확인하는 신호 처리부;를 포함하여 구성된다.
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이 실시예에 있어서, 상기 대역 제한 필터는, 저역 통과 필터와 노치 필터로 구성된다.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 하향 변환된 신호의 중심 주파수는, 상기 대역 제한 필터의 중심 주파수와 일치한다.
또한, 본 발명에 따른 클러터와 송신 누설 전력 제거가 가능한 레이더는 고주파 대역의 탐지 신호를 생성하여 출력하는 송신단 주파수 처리부; 상기 탐지 신호를 송신하는 송신 안테나; 상기 탐지 신호 중 탐지체에 의해 도플러된 반사 신호를 수신하는 수신 안테나; 상기 도플러된 반사 신호를 입력받아 도플러 주파수만 남도록 하향 변환시키며, 상기 도플러된 반사 신호에 포함된 클러터와 송신 누설 전력을 제거하는 수신단 주파수 처리부; 및 상기 도플러 주파수를 신호 처리하여 탐지 속도를 확인하는 신호 처리부;를 포함하여 구성된다.
이 실시예에 있어서, 상기 주파수 처리부는, 상기 도플러된 반사 신호에 포함된 클러터와 송신 누설 전력을 제거하기 위한 대역 제한 필터를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 대역 제한 필터는, 저역 통과 필터와 노치 필터로 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 클러터와 송신 누설 전력 제거방법은 탐지체에 의해 도플러된 반사 신호를 수신하는 제 1 단계; 상기 도플러된 반사 신호를 입력받아 도플러 주파수만 남도록 하향 변환시키며, 상기 도플러된 반사 신호에 포함된 클러터와 송신 누설 전력을 제거하는 제 2 단계; 및 상기 도플러 주파수를 신호 처리하여 탐지 속도를 확인하는 제 3 단계;를 포함하여 구성된다.
이 실시예에 있어서, 상기 도플러된 반사 신호에 포함된 클러터와 송신 누 설 전력 제거는, 대역 제한 필터에 의해 이루어진다.
이 실시예에 있어서, 상기 대역 제한 필터는, 저역 통과 필터와 노치 필터로 구성된다.
이하, 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 클러터와 송신 누설 전력 제거 가능한 레이더의 간략한 송수신 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 레이더는 송신단 주파수 처리부(100), 송신 안테나(200), 수신 안테나(300), 수신단 주파수 처리부(400) 및 신호 처리부(500)를 포함하여 구성된다.
상기 송신단 주파수 처리부(100)는 샘플러(110), 제 1 송신단 합성기(120) 및 제 2 송신단 합성기(130)로 구성되어, 기저 대역의 탐지 신호(IF)를 미리 결정된 주기로 샘플링하여 펄스파(Pulse Wave : PW)로 변환하고, 상향 변환하여 고주파 대역의 탐지신호(f)를 출력한다. 이때 샘플러(110)가 계속 턴온 상태를 유지하는 경우에는 상기 레이더는 지속파(CW) 레이더가 된다.
상기 송신 안테나(200)는 고주파 대역의 탐지 신호(f)를 송신하는 기능을 한다.
상기 수신 안테나(300)는 탐지 신호(f) 중 탐지체에 의해 도플러된 반사 신호를 수신하는 기능을 한다.
상기 수신단 중간 주파수 처리부(400)는 도플러된 반사 신호(f+fd)를 입력받아 도플러 주파수(fd)만 남도록 하향 변환하는 기능을 한다. 상기 수신단 중간 주파수 처리부(400)는 제 1 수신단 합성기(410), 제 2 수신단 합성기(420), 증폭기(430), 제 3 수신단 합성기(440), 제 4 수신단 합성기(450) 및 대역 제한 필터(460)를 포함하여 구성된다.
이때, 제 1 수신단 합성기(410)에 입력되는 발진신호(RF)는 제 2 송신단 합성기(130)에 입력되는 발진신호(RF)와 동일하지만, 제 2 수신단 합성기(420)에 입력되는 발진신호(IF2=IF+IF1+IF3)는 제 1 송신단 합성기(120)에 입력되는 발진신호(IF1)와 서로 다르다. 만일 본 발명의 레이더가 연속 파형 주파수 변조(Frequency Modulated Continuous Wave : FMCW) 레이더라면, 상기 IF1이 sweep 주파수가 된다. 이와 같이 본 발명에서는 제 2 수신단 합성기(420)에 발진신호(IF2)를 입력하여 하향 변환된 신호의 중심 주파수가 IF3가 되도록 주파수를 천이시킨다. 그리고, 제 2 수신단 합성기(420)에 이어서 연결되는 대역 제한 필터(460)의 중심 주파수를 IF3로 하여 필터링함으로써, 상기 대역폭내에 존재하는 불필요한 클러터 및 송신 누설 신호를 제거할 수 있는 것이다. 상기 대역 제한 필터(460)는 저역 통과 필터(461)와 노치 필터(462)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 레이터의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 송신 동작을 설명하면, 제 1 송신단 합성기(120)는 상기 기저대역의 탐지 신호(IF)를 발진신호(IF1)과 합성하고, 제 2 송신단 합성기(130)는 상기 합성 된 신호에 반송파(RF)를 합성하여, 고주파 대역의 탐지 신호(f=IF+IF1+RF)를 생성한다. 이때, 상기 고주파 대역의 탐지 신호(f)는 샘플러(110)의 동작에 따라 펄스파(FW) 또는 지속파(CW)로 생성될 수 있다.
한편, 수신 동작을 설명하면, 도플러된 반사 신호(f+fd)가 수신 안테나(300)를 통해 수신되면, 수신단 중간주파수 처리부(400)의 제 1 수신단 합성기(410)는 도플러된 반사 신호(f+fd)에 포함된 반송파(RF)를 제거하여 출력한다. 그리고 상기 출력신호(IF+IF1+fd)를 입력받은 제 2 수신단 합성기(420)는 발진신호(IF2=IF+IF1+IF3)를 이용하여 IF3-fd 신호를 출력한다.
출력된 IF3-fd 신호는 대역 제한 필터(460)를 거치면서 중심 주파수인 IF3에 포함된 클러터 및 송신 누설 전력이 제거된 채 출력된다.
출력된 신호는 제 3 수신단 합성기(440) 및 제 4 수신단 합성기(450)에 의해 IF3 신호가 제거되어 도플러 주파수(fd)만이 신호 처리부(500)로 입력된다. 따라서, 신호 처리부(500)에서는 도플러 주파수(fd)를 통해 탐지 속도를 확인해낼 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 클러터와 송신 누설 전력 제거 방법을 나타낸 흐름도이다.
우선, 수신 안테나(300)는 탐지체에 의해 도플러된 반사 신호(f+fd)를 수신한다(S100). 상술한 바와 같이 반사 신호는 송신 안테나(200)에 의해 송신된 고주 파 대역의 탐지 신호 중 탐지체에 의해 반사된 신호를 의미한다.
다음으로, 수신 중간주파수 처리부(400)는 도플러 주파수만 남도록 하향 변환하면서 클러터와 송신 누설 전력을 제거한다(S200). 이때, 합성기들(410, 420, 440, 450)은 발진 신호를 입력받아 상기 도플러된 반사 신호(f+fd)를 하향 변환하고, 대역 제한 필터(460)는 클러터와 송신 누설 전력을 제거하는 기능을 한다.
이를 위하여 제 2 합성기는 출력 신호의 중간 주파수를 대역 제한 필터(460)의 중간 주파수와 일치시켜, 상기 중간 주파수에 포함된 클러터와 송신 누설 전력이 제거될 수 있도록 한다.
마지막으로, 신호 처리부(500)는 도플러 주파수(fd)를 신호 처리하여 탐지 속도를 확인한다(S300). 도플러 주파수(fd)는 A/D 컨버터(510)에 의해 디지털 신호로 변환된 후 DSP(520)에 입력되어 탐지 속도가 확인된다.
이상의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위는 실시예들에 한정되지 아니하며, 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면 클러터와 송신 누설 전력을 제거함으로써, 정확한 탐지체의 탐지 속도를 확인할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 송신 안테나를 통해 고주파 대역의 탐지 신호를 생성하여 출력하는 송신단 주파수 처리부와;
    제 1 발진 신호를 입력받아 상기 도플러된 반사 신호를 제 1 하향 변환하는 제 1 합성기, 제 2 발진 신호를 입력받아 상기 제 1 하향 변환된 신호를 제 2 하향 변환하는 제 2 합성기, 상기 제 2 하향 변환된 신호의 출력을 증폭하는 증폭기; 제 3 발진 신호를 입력받아 상기 증폭된 신호에 도플러 주파수만이 남도록 제 3 하향 변환하는 제 3 합성기로 구성되며, 상기 수신 안테나를 통해 상기 탐지 신호 중 탐지체에 의해 도플러된 반사 신호를 수신하여 도플러 주파수만 남도록 하향 변환시키는 수신단 주파수 처리부와;
    상기 제 2 합성기와 증폭기 사이에 구성되며, 상기 도플러된 반사 신호에 포함된 클러터와 송신 누설 전력을 제거하는 대역 제한 필터와;
    상기 도플러 주파수를 신호 처리하여 탐지 속도를 확인하는 신호 처리부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 클러터와 송신 누설 전력 제거가 가능한 레이더.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 대역 제한 필터는,
    저역 통과 필터와 노치 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 클러터와 송신 누설 전력 제거가 가능한 레이더.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 하향 변환된 신호의 중심 주파수는,
    대역 제한 필터의 중심 주파수와 일치하는 것을 특징으로 하는 클러터와 송신 누설 전력 제어가 가능한 레이더.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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KR101249823B1 (ko) 2012-11-22 2013-04-03 국방과학연구소 지표면 및 해수면 반사 특성 측정 레이더 장치 및 이를 이용한 측정 방법

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