KR101044000B1 - 도플러 주파수 측정방법과 장치 및 이를 이용한 레이더 세트의 시험 시스템 - Google Patents

도플러 주파수 측정방법과 장치 및 이를 이용한 레이더 세트의 시험 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도플러 주파수 측정방법과 장치 및 이를 이용한 레이더 세트의 시험 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 샘플 홀드 회로를 이용하여 도플러 주파수 측정부를 구성함으로써 도플러 주파수 1 Hz 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 하여, 숙련된 작업자는 물론, 초보자라도 용이하게 레이더 세트의 RF 송신 주파수를 기준으로 계측기(신호발생기)에서 내보내는 RF 주파수의 오차를 측정할 수 있도록 하고, FPGA를 이용하여 PRF 신호를 일정간격만큼 지연시키고 펄스폭을 조정함으로써 샘플 홀드 회로부에서 영상 신호의 레벨을 정확하게 샘플링할 수 있도록 하며, 영상 증폭기를 통해 레이더의 영상신호를 증폭시켜 샘플 홀드 회로부에서 샘플링 동작이 용이하도록 한 도플러 주파수 측정방법과 장치 및 이를 이용한 레이더 세트의 시험 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 특정 주파수를 갖는 연속파 RF 신호를 발생시키는 신호 발생기; 레이더 세트로부터 입력된 PRF(Pulse Repetition Frequency) 신호를 지연시켜 지연된 PRF(delayed PRF)를 생성하는 펄스 발생기; 상기 펄스 발생기로부터 지연된 PRF 신호를 입력받고, 상기 신호 발생기로부터 연속파 RF 신호를 입력받아 펄스 변조를 수행하는 펄스 변조기; 상기 펄스 발생기로부터 입력된 지연된 PRF 신호를 기준으로 상기 레이더 세트로부터 입력된 영상 신호에 대해 샘플 홀드(sample & hold)를 수행하는 도플러 주파수 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 세트의 시험 시스템을 제공한다.
도플러 주파수, 발칸 레이더, 펄스 도플러 레이더, 샘플 홀드 회로

Description

도플러 주파수 측정방법과 장치 및 이를 이용한 레이더 세트의 시험 시스템{Method and Device for calibrating Doppler frequency, System for testing radar set using the same}
본 발명은 도플러 주파수 측정방법과 장치 및 이를 이용한 레이더 세트의 시험 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 샘플 홀드 회로를 이용하여 도플러 주파수 측정부를 구성함으로써 도플러 주파수 1 Hz 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 하여, 숙련된 작업자는 물론, 초보자라도 용이하게 레이더 세트의 RF 송신 주파수를 기준으로 계측기(신호발생기)에서 내보내는 RF 주파수의 오차를 측정할 수 있도록 하고, FPGA를 이용하여 PRF 신호를 일정간격만큼 지연시키고 펄스폭을 조정함으로써 샘플 홀드 회로부에서 영상 신호의 레벨을 정확하게 샘플링할 수 있도록 하며, 영상 증폭기를 통해 레이더의 영상신호를 증폭시켜 샘플 홀드 회로부에서 샘플링 동작이 용이하도록 한 도플러 주파수 측정방법과 장치 및 이를 이용한 레이더 세트의 시험 시스템에 관한 것이다.
레이더(RADAR)는 무선탐지와 거리측정(RAdio Detecting And Ranging)의 약어로, 마이크로파(극초단파, 10cm~100cm 파장) 정도의 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선감시장치이다.
마이크로파는 파장이 짧아서 빛과 같은 직진성을 갖으며 전리층에서 반사되지 않으므로, 방향성 안테나에서 발산된 전파는 목표물까지 직선으로 진행한 후 반사하여 돌아온다. 반사되어 돌아온 전자기파의 시간을 측정하여 목표물의 거리, 방향, 고도를 알아낼 수 있으며, 이러한 정보를 통해 항공기의 위치, 지형, 구름의 형성 등을 알아낸다.
레이더는 전파 형태에 따라 크게 연속파 레이더와 펄스 레이더로 구분된다. 연속파 레이더로는 도플러 레이더와 FMCW 레이더가 있고, 펄스 레이더로는 펄스 도플러 레이더와 펄스 압축 레이더가 있다.
펄스 도플러 레이더는 표적물이 레이더 가시거리를 따라 속도를 가지고 움직일 경우, 송신기에서 출력한 신호가 표적물에 의한 도플러 효과(Doppler Effect)에 의해 송신 주파수와 비교해 천이된 신호로 수신기에 의해 수신되도록 한 것이다. 펄스 도플러 레이더는 전파를 짧은 펄스로 구획지어 방사하는 송신기와 송신 안테나 및 목표로부터 되돌아오는 반사파를 수신하는 수신 안테나와 수신기, 그리고 지시기로 되어 있다. 따라서, 펄스 변조된 송신 전파는 목표에 닿아 모든 방향으로 재방사하고, 이러한 재방사 전파 중 수신 안테나 방향으로 오는 것이 수신되어, 목표의 존재의 탐지와 거리 측정 및 수신기의 기능에 따라서는 레이더와 목표의 반지름 방향 상대 속도 등을 측정할 수 있다.
레이더 세트의 시험시, 계측기(신호발생기)를 통해 특정 주파수의 RF 신호를 가상의 표적신호로 변환하여 레이더 세트에 공급하게 된다. 이때, 레이더 세트의 입장에서는 레이더 세트가 특정 주파수의 신호로 송신한 신호와, 수신된 가상의 표적신호 사이에 주파수 차이가 생기게 된다. 이는 레이더 세트 자체의 송신 RF 주파수에 오차가 존재하고, 계측기(신호발생기)에서 내보내는 RF 신호의 주파수에도 오차가 존재하기 때문이다. 따라서, 레이더의 이동표적 탐지 모드시, 레이더 세트의 RF 송신 주파수를 기준으로 하여 계측기(신호발생기)를 조작하여 레이더 세트의 송신 주파수와 일치시키는 과정이 필요하다. 이러한 과정을 "도플러 주파수 1Hz" 캘리브레이션(Calibration)이라고 한다.
도플러 주파수 1Hz Calibration은 레이더 세트의 시험을 진행하는 데 있어 필수적이다.
종래에는 아날로그 오실로스코프를 이용하여 육안으로 확인하면서 계측기(신호발생기)의 스윕(sweep) 주파수가 도플러 주파수 1Hz가 되도록 조정하였다. 이러한 방법에 의하면 도플러 주파수 1Hz 조정에 있어 매번 수동으로 오실로스코프를 조작하면서 육안 측정에 의존하여야 하므로, 숙련된 작업자(시험자)에 의해 수동으로 시험이 진행될 수밖에 없다. 따라서, 초보자의 경우에는 장시간의 시험 시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 숙련된 작업자는 물론, 초보자라도 용이하게 레이더 세트의 RF 송신 주파수를 기준으로 계측기(신호발생기)에서 내보내는 RF 주파수의 오차를 측정할 수 있도록 하고, 샘플 홀드 회로부에서 영상 신호의 레벨을 정확하게 샘플링할 수 있도록 하는 도플러 주파수 측정방법과 장치 및 이를 이용한 레이더 세트의 시험 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 레이더 세트의 시험 시스템은 특정 주파수를 갖는 연속파 RF 신호를 발생시키는 신호 발생기; 상기 레이더 세트로부터 입력된 PRF(Pulse Repetition Frequency) 신호를 지연시켜 지연된 PRF(delayed PRF)를 생성하는 펄스 발생기; 상기 펄스 발생기로부터 지연된 PRF 신호를 입력받고, 상기 신호 발생기로부터 연속파 RF 신호를 입력받아 펄스 변조를 수행하는 펄스 변조기; 상기 펄스 발생기로부터 입력된 지연된 PRF 신호를 기준으로 상기 레이더 세트로부터 입력된 영상 신호에 대해 샘플 홀드(sample & hold)를 수행하는 도플러 주파수 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펄스 변조기는 펄스 변조된 RF 신호를 상기 레이더 세트로 입력할 수 있다.
또한, 상기 레이더 세트의 시험 시스템은 상기 도플러 주파수 측정부의 출력 신호를 입력받아 주파수를 카운터하는 주파수 카운터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이더 세트의 시험 시스템은 상기 레이더 세트로부터 영상 신호와 PRF 신호를 입력받아 도플러 주파수 파형을 확인하도록 하는 오실로스코프를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 도플러 주파수 측정부는 상기 레이더 세트로부터 입력된 영상 신호를 증폭하는 영상 증폭기; 상기 펄스 발생기로부터 입력된 지연된 PRF 신호에 대해 딜레이와 펄스폭을 조정하는 FPGA(Field Programmable Gate Array); 상기 FPGA의 출력 신호를 기준으로 상기 영상 증폭기의 출력 신호에 대하여 샘플 홀드 기능을 수행하는 샘플 홀드 회로부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 영상 증폭기는 상기 영상 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력 신호에 대해 필터링을 수행하는 필터부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도플러 주파수 측정부는 상기 샘플 홀드 회로부의 출력 신호로부터 도플러 주파수 이외의 성분을 제거하는 저역통과필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 도플러 주파수 측정장치는 레이더 세트로부터 영상 신호를 입력받고 펄스 발생기로부터 지연된 PRF 신호를 입력받아 도플러 주파수 1 Hz 캘리브레이션(calibration)을 수행하는 도플러 주파수 측정장치에 있어서, 상기 레이더 세트로부터 입력된 영상 신호를 증폭하는 영상 증폭기; 상기 펄스 발생기로부터 입력된 지연된 PRF 신호에 대해 딜레이와 펄스폭을 조정하는 FPGA(Field Programmable Gate Array); 및 상기 FPGA의 출력 신호를 기준으로 상기 영상 증폭기의 출력 신호에 대하여 샘플 홀드 기능을 수행하는 샘플 홀드 회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상 증폭기는 상기 영상 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력 신호에 대해 필터링을 수행하는 필터부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 샘플 홀드 회로부의 출력 신호로부터 도플러 주파수 이외의 성분을 제거하는 저역통과필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 도플러 주파수 측정방법은 (a) 레이더 세트로부터 입력된 영상 신호를 증폭하는 단계; (b) 레이더 세트의 신호 처리부로부터 입력된 PRF 신호에 대해 딜레이와 펄스폭을 조정하는 단계; (c) 상기 (b)단계의 출력 신호를 기준으로 상기 (a)단계의 출력 신호에 대하여 샘플링(sampling)과 홀딩(holding)을 수행하는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계의 출력 신호로부터 도플러 주파수 이외의 성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도플러 주파수 측정방법은 (e) 상기 (d)단계의 출력 신호의 주파수를 카운터하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, (f) 상기 (e)단계를 통해 카운팅된 주파수를 확인하고 신호 발생기의 주파수를 조정함으로써 도플러 주파수 1 Hz 캘리브레이션을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 샘플 홀드 회로를 이용하여 도플러 주파수 측정부를 구성함으로써 자동으로 도플러 주파수 1 Hz 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 하여, 숙련된 작업자는 물론, 초보자라도 용이하게 레이더 세트의 RF 송신 주파수를 기준으 로 계측기(신호발생기)에서 내보내는 RF 주파수의 오차를 측정할 수 있도록 한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 FPGA를 이용하여 PRF 신호를 일정간격만큼 지연시키고 펄스폭을 조정함으로써 샘플 홀드 회로부에서 영상 신호의 레벨을 정확하게 샘플링할 수 있도록 한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 영상 증폭기를 통해 레이더의 영상신호를 증폭시켜 샘플 홀드 회로부에서 샘플링 동작이 용이하도록 한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 세트 시험 시스템의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이터 세트 시험 시스템은, 도 1을 참조하면, 레이더 세트(10), 펄스 발생기(20), 펄스 변조기(30), 신호 발생기(40), 도 플러 주파수 측정부(100), 주파수 카운터(50), 및 오실로스코프(60)를 포함하여 이루어진다.
레이더 세트(10)는 정상 작동 여부를 시험하고자 하는 대상이 되는 레이더 세트로, 펄스 도플러 레이더가 적용된다. 레이더 세트(10)는 전력 증폭부(미도시), 송신부(미도시), 수신부(미도시), 전원 공급부(미도시), 송수신 전단부(12), 그리고 신호 처리부(14)를 포함한다.
레이더는 포착한 표적의 속도 정보를 신호 처리부(14)로 전달한다.
신호 처리부(14)는 펄스 발생기(20)로 펄스 반복 주파수(Pulse Repeatition Frequency, 이하 "PRF")를 입력한다.
펄스 발생기(20)는 신호 처리부(14)로부터 입력된 PRF를 일정 크기만큼 지연시켜 지연된 PRF(이하, "Delayed PRF")를 생성하고, 이를 펄스 변조기(30)로 입력한다. 또한, 펄스 발생기(20)는 Delayed PRF를 오실로스코프(60)와 도플러 주파수 측정부(100)로 입력함으로써 도플러 주파수가 측정될 수 있도록 한다.
신호 발생기(40)는 계측기에 해당하며, 특정 주파수를 갖는 연속파(CW)의 RF신호를 발생시켜 펄스 변조기(30)로 입력한다.
펄스 변조기(30)는 펄스 발생기(20)로부터 Delayed PRF를 입력받고, 신호 발생기(40)로부터 연속파 RF 신호를 입력받아 펄스 변조를 수행하고, 펄스 변조된 RF 신호를 레이더 세트(10)의 송수신 전단부(12)로 입력한다.
도플러 주파수 측정부(100)는 레이더 세트(10)의 신호 처리부(14)로부터 레이더 영상신호를 입력받고, 펄스 발생기(20)로부터 Delayed PRF를 입력받아 도플러 주파수 1Hz를 측정한다. 도플러 주파수 측정부(100)에 대해서는 후술하기로 한다.
주파수 카운터(50)는 도플러 주파수 측정부(100)를 통과한 신호의 주파수를 카운터함으로써, 주파수 카운터(50)에 표시되는 주파수만큼 작업자(시험자)가 신호 발생기(40)를 조정하여 도플러 주파수 1Hz 조정을 수행할 수 있도록 한다.
오실로스코프(60)는 레이더 세트(10)의 신호 처리부(14)로부터 레이더 영상신호와 PRF 신호를 입력받아 작업자(시험자)가 도플러 주파수가 실린 영상신호를 육안으로 확인할 수 있도록 한다.
도 2는 도 1중 도플러 주파수 측정부의 상세 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도플러 주파수 측정부(100)는, 도 2를 참조하면, 영상 증폭기(110), 샘플 홀드 회로부(120), 저역통과필터(130), 및 FPGA(140)를 포함한다.
영상 증폭기(110)는 레이더 세트(10)의 신호 처리부(14)로부터 입력된 레이더 영상신호를 증폭한다. 이러한 영상 신호에는 도플러 주파수 성분이 실려 있다. 영상 증폭기(110)는 증폭부(112)와 필터부(114)를 포함할 수 있다. 예컨대, 증폭부(112)의 이득이 10배인 경우 peak to peak 전압 Vp-p가 1V인 영상신호가 입력되면 영상 증폭기(110)는 Vp-p가 5V인 영상신호를 출력하게 된다.
샘플 홀드(Sample & Hold) 회로부(120)는 도플러가 실린 영상신호에 대해 샘플 홀드 기능을 수행한다.
저역통과필터(130)는 샘플 홀드 회로부(120)를 거친 신호의 고주파 신호를 제거한다.
FPGA(Field Programmable Gate Array)(140)는 레이더 세트(10)의 신호 처리부(14)로부터 입력된 PRF에 대해 delay와 pulse width 를 조정한 후, 조정된 신호를 샘플 홀드 회로부(120)로 입력한다.
저역통과필터(130)를 통해 고주파 신호가 제거된 신호는 주파수 카운터(50)를 통해 카운팅되고, 작업자(시험자)는 이를 보고 도플러 주파수 Fd = 1~3 kHz 만큼 신호 발생기(40)의 주파수를 조정함으로써 최종적으로 도플러 주파수 Fd = 1 Hz가 되도록 한다. 이러한 결과는 오실로스코프(60)에 나타난 파형을 통해 확인할 수 있다.
도 3은 도 2의 FPGA를 통해 PRF 신호의 딜레이와 펄스폭을 조정하는 과정을 도시한 그래프이다.
도 3에서 상부 그래프는 신호 처리부(14)로부터 입력된 PRF이며, 일례로 25 kHz의 주파수를 갖는 펄스폭 250 ns의 신호일 수 있다.
도 3에서 하부 그래프는 FPGA(140)를 통해 딜레이와 펄스폭 조정이 이루어진 신호이며, 일례로 25 kHz의 주파수를 갖는 펄스폭 100 ns의 신호일 수 있으며, 상부 그래프에 대해 10.7 us만큼 딜레이된다.
이와 같이 샘플 홀드 회로부(120)로 입력되기 전에 FPGA(140)를 통해 PRF 신호의 딜레이와 펄스폭을 조정하는 것은, 샘플 홀드 회로부(120)는 레이더 세트(10)의 PRF 신호를 입력 신호로 사용하는데 이 신호를 그대로 샘플 홀드 IC의 컨트롤 신호로 사용하게 되면 영상 신호의 레벨을 정확히 샘플링하지 못할 수 있기 때문이다. 따라서, 정확한 샘플링을 위해 FPGA(140)를 통해 PRF 신호를 10.7 us 딜레이시 키고 펄스폭을 250 ns에서 100 ns로 조정하는 것이다.
도 4a는 도플러 주파수가 실린 영상 신호로부터 일정한 주기로 검출(detecting)하는 과정을 도시한 그래프이고, 도 4b는 오실로스코프를 통해 영상신호를 관찰한 파형이다.
펄스 도플러 레이더 방식을 사용하는 레이더 세트(10)는 도 4b와 같이 진폭이 변하는 영상신호의 주파수를 주파수 카운터로 측정할 수 없으며, 연속파(CW) 레이더 방식의 레이더 세트라면 주파수 카운터를 이용하여 바로 도플러 주파수를 측정할 수 있게 된다.
도 4b는 증폭 전의 영상신호 파형(1Vp-p)을 나타내며, 샘플 홀드 회로부(120)에는 이러한 영상신호를 그대로 사용하지 않고 증폭부(112)와 필터부(114)로 구성된 영상 증폭기(110)를 거치도록 한다. 이를 통해 샘플 홀드 회로부(120)에서 샘플링 동작이 용이하도록 한다. 예컨대, 샘플 홀드 회로부(120)의 최대 입력 레벨이 ±2.5V 인 경우 5Vp-p로 입력 신호가 인가되도록 증폭함으로써, 레벨이 낮아서 검출(detecting)이 되지 않는 경우를 방지할 수 있다.
도 5는 샘플 홀드 회로부를 통과한 도플러 신호 파형을 도시한 그래프이다.
도 5의 도플러 신호 파형은 FPGA(140)를 통해 조정된 PRF 신호를 컨트롤 신호로 하여 샘플 홀드 동작을 수행한 것이다. 도 4에서 홀드 부분의 톱니 파형은 25 kHz의 고주파 신호가 섞여 있는 것을 나타낸다.
도 6은 저역통과필터를 통과한 도플러 신호 파형(한 주기 파형)을 도시한 그래프이다.
샘플 홀드 회로부(120)를 거친 신호가 저역통과필터(130)를 통과하면 도플러 주파수 이외의 고주파 성분이 제거된다. 저역통과필터(130)의 컷오프(cutoff) 주파수를 설정함으로써 원치않는 고주파 성분을 제거한다. 예컨대, 저역통과필터(130)는 2차 버터워쓰(2nd order Butterworth) 방식이 적용될 수 있다. 컷오프 주파수는 25 kHz의 주파수 성분을 제거하기 위해 대략 17 kHz로 설정될 수 있다. 한편, Butterworth 특성은 차단대역(stop band)에서의 기울기가 다소 완만한 특성이 있으므로, 이를 보완하기 위해 3단 구조를 적용할 수도 있다.
도 7은 저역통과필터를 통과한 도플러 신호 파형을 특정 구간에서 도시한 그래프이고, 도 8은 신호 발생기를 조작하여 도플러 주파수 1Hz 조작 후의 도플러 신호 파형을 특정 구간에서 도시한 그래프이다. 도 9는 도플러 주파수 1Hz 신호를 오실로스코프를 통해 측정한 파형이다. 일례로, 도 7과 도 8에서의 특정 구간은 1Hz의 반주기, 즉 500 ms이다.
도 7은 저역통과필터를 통과하여 고주파 성분이 제거된 2.77 kHz 신호를 500 ms 구간에서 도시한 것으로, 이러한 신호는 1 ~ 300 kHz 측정범위를 갖는 주파수 카운터에 입력되어 주파수가 측정된다. 작업자(시험자)는 주파수 카운터를 통해 측정되는 주파수를 보고, 표시되는 주파수만큼 신호 발생기를 조정하여 도플러 주파수 1Hz 조정을 수행하게 된다.
2.77 kHz 신호를 특정 시간(500 ms) 동안 본 경우(도 7)와 1 Hz 신호를 반주기 동안 본 경우(도 8)를 비교해보면, 상대적으로 도플러 주파수 1 Hz 신호는 거의 직류(DC) 신호에 가깝게 보인다. 이와 같이 상대적으로 직류에 가깝게 보이는 신호를 레이더 세트의 PRI(Pulse Repetition Interval) 주기마다 검출할 경우 이를 오실로스코프로 확인하면 도 9의 파형과 같이 된다. 도 9의 파형은 시간에 따라 살짝 흔들리는 것을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도플러 주파수 측정방법의 흐름도이다.
단계 S10은 레이더 세트로부터 입력된 영상 신호를 증폭하는 단계이다. 영상 신호는 레이더 세트의 신호 처리부로부터 입력되며, 도플러 주파수 성분이 반영되어 있다. 단계 S10에서는 영상 신호의 샘플링이 용이하도록 증폭을 수행하고, 저역통과필터를 통해 필터링을 수행할 수 있다.
단계 S20은 레이더 세트의 신호 처리부로부터 입력된 PRF 신호에 대해 딜레이와 펄스폭을 조정하는 단계이다. 딜레이와 펄스폭 조정을 통해 영상 신호의 레벨을 정확히 샘플링할 수 있도록 한다.
단계 S30은 S20 단계의 출력 신호를 기준으로 상기 S10 단계의 출력 신호에 대하여 샘플링(sampling)과 홀딩(holding)을 수행하는 단계이다.
단계 S40은 상기 S30 단계의 출력 신호로부터 도플러 주파수 이외의 성분을 제거하는 단계이다. 저역통과필터 등을 이용하여 불필요한 고주파 신호가 제거된다.
단계 S50은 상기 S40 단계의 출력 신호의 주파수를 카운터하는 단계이다.
단계 S60은 상기 S50 단계를 통해 카운팅된 주파수를 확인하고 신호 발생기 의 주파수를 조정함으로써 도플러 주파수 1 Hz 캘리브레이션을 수행하는 단계이다. 도플러 주파수 1 Hz 캘리브레이션의 수행 결과는 오실로스코프 등을 이용하여 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 레이더 세트의 시험에서 도플러 주파수 1Hz 캘리브레이션을 용이하게 할 수 있도록 하는 장치로, 특히 펄스 도플러 방식의 레이더 세트 시험에 광범위하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이더 세트 시험 시스템의 구성도,
도 2는 도 1중 도플러 주파수 측정부의 상세 구성도,
도 3은 도 2의 FPGA를 통해 PRF 신호의 딜레이와 펄스폭을 조정하는 과정을 도시한 그래프,
도 4a는 레이더 영상신호로부터 일정한 주기로 도플러 신호를 검출하는 과정을 도시한 그래프,
도 4b는 오실로스코프를 통해 영상신호를 관찰한 파형,
도 5는 샘플 홀드 회로부를 통과한 도플러 신호 파형을 도시한 그래프,
도 6은 저역통과필터를 통과한 도플러 신호 파형(한 주기 파형)을 도시한 그래프,
도 7은 저역통과필터를 통과한 도플러 신호 파형을 특정 구간에서 도시한 그래프,
도 8은 신호 발생기를 조작하여 도플러 주파수 1Hz 조작 후의 도플러 신호 파형을 특정 구간에서 도시한 그래프,
도 9는 도플러 주파수 1Hz 신호를 오실로스코프를 통해 측정한 파형의 그래프,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도플러 주파수 측정방법의 흐름도이다.

Claims (13)

  1. 레이더 세트의 시험 시스템에 있어서,
    특정 주파수를 갖는 연속파 RF 신호를 발생시키는 신호 발생기;
    상기 레이더 세트로부터 입력된 PRF(Pulse Repetition Frequency) 신호를 레이더 세트의 시험을 위한 가상 표적의 거리만큼 지연시켜 지연된 PRF(delayed PRF)를 생성하는 펄스 발생기;
    상기 펄스 발생기로부터 지연된 PRF 신호를 입력받고, 상기 신호 발생기로부터 연속파 RF 신호를 입력받아 펄스 변조를 수행하는 펄스 변조기; 및
    상기 레이더 세트의 신호 처리부로부터 입력된 PRF 신호를 기준으로 상기 레이더 세트로부터 입력된 영상 신호에 대해 샘플 홀드(sample & hold)를 수행하는 도플러 주파수 측정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 세트의 시험 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 변조기는 펄스 변조된 RF 신호를 상기 레이더 세트로 입력하는 것을 특징으로 하는 레이더 세트의 시험 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도플러 주파수 측정부의 출력 신호를 입력받아 주파수를 카운터하는 주파수 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 세트의 시험 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이더 세트로부터 레이더 영상 신호와 PRF 신호를 입력받아 도플러 주파수 파형을 확인하도록 하는 오실로스코프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 세트의 시험 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 도플러 주파수 측정부는
    상기 레이더 세트로부터 입력된 영상 신호를 증폭하는 영상 증폭기;
    상기 레이더 세트의 신호 처리부로부터 입력된 PRF 신호에 대해 딜레이와 펄스폭을 조정하는 FPGA(Field Programmable Gate Array);
    상기 FPGA의 출력 신호를 기준으로 상기 영상 증폭기의 출력 신호에 대하여 샘플 홀드 기능을 수행하는 샘플 홀드 회로부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 세트의 시험 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 영상 증폭기는 상기 영상 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력 신호에 대해 필터링을 수행하는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 세트의 시험 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 샘플 홀드 회로부의 출력 신호로부터 도플러 주파수 이외의 성분을 제거하는 저역통과필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 세트의 시험 시스템.
  8. 레이더 세트로부터 영상 신호와 PRF(Pulse Repetition Frequency) 신호를 입력받아 도플러 주파수 1 Hz 캘리브레이션(calibration)을 수행하는 도플러 주파수 측정장치에 있어서,
    상기 레이더 세트로부터 입력된 영상 신호를 증폭하는 영상 증폭기;
    상기 레이더 세트의 신호 처리부로부터 입력된 PRF 신호에 대해 딜레이(delay)와 펄스폭(pulse width)을 조정하는 FPGA(Field Programmable Gate Array); 및
    상기 FPGA의 출력 신호를 기준으로 상기 영상 증폭기의 출력 신호에 대하여 샘플링(sampling)과 홀딩(holding)을 수행하는 샘플 홀드 회로부; 를 포함하며,
    상기 FPGA는 PRF 신호에 대해 딜레이와 펄스폭을 조정하는데 있어서, 상기 샘플 홀드 회로부에서 영상 증폭기의 출력 신호의 레벨을 정확히 샘플링해낼 수 있는 범위 내에서 조정하는 것을 특징으로 하는 도플러 주파수 측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 영상 증폭기는 상기 영상 신호를 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력 신호에 대해 필터링을 수행하는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 주파수 측정장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 샘플 홀드 회로부의 출력 신호로부터 도플러 주파수 이외의 성분을 제 거하는 저역통과필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 주파수 측정장치.
  11. (a) 영상 증폭기는 레이더 세트로부터 입력된 영상 신호를 증폭하는 단계;
    (b) FPGA(Field Programmable Gate Array)는 레이더 세트의 신호 처리부로부터 입력된 PRF(Pulse Repetition Frequency) 신호에 대해 딜레이(delay)와 펄스폭(pulse width)을 조정하는 단계;
    (c) 샘플 홀드 회로부는 상기 (b)단계의 출력 신호를 기준으로 상기 (a)단계의 출력 신호에 대하여 샘플링(sampling)과 홀딩(holding)을 수행하는 단계; 및
    (d) 저역통과필터는 상기 (c)단계의 출력 신호로부터 도플러 주파수 이외의 성분을 제거하는 단계; 를 포함하며,
    상기 (b)단계에서 FPGA가 RF 신호에 대해 딜레이와 펄스폭을 조정하는데 있어서, (b)단계 후에 수행되는 (c)단계에서 샘플 홀드 회로부가 (a)단계의 출력신호의 레벨을 정확히 샘플링해낼 수 있는 범위 내에서 조정하는 것을 특징으로 하는 도플러 주파수 측정방법.
  12. 제11항에 있어서,
    (e) 주파수 카운터는 상기 (d)단계의 출력 신호의 주파수를 카운터하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 주파수 측정방법.
  13. 제12항에 있어서,
    (f) 상기 신호 발생기는 상기 (e)단계에서 카운팅된 주파수만큼 신호 발생기의 주파수를 조정함으로써 도플러 주파수 1 Hz 캘리브레이션을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도플러 주파수 측정방법.
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