KR101119212B1 - Detection of lightning - Google Patents

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테르호 카이쿠란타
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아르투 우우시탈로
카리 칼리오재르비
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노키아 코포레이션
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Abstract

번개 검출을 위한 번개 검출기 및 번개 검출 방법인데, 번개 검출기는 적어도 2개의 별개의 채널들 또는 주파수 대역들을 번개 검출을 위해 사용하고, 번개 검출기는 적어도 2개의 통신 채널들 또는 주파수 대역들을 위한 무선 인터페이스들이 제공되어 무선 인터페이스들 중의 적어도 하나는 정상적으로 텔레콤 채널/주파수 범위에 있고 이런 채널들/범위들이 번개 검출에 이용되는 이동식 RF 기기이다.Lightning detector and lightning detection method for lightning detection, the lightning detector uses at least two separate channels or frequency bands for lightning detection, the lightning detector has a radio interface for at least two communication channels or frequency bands At least one of the air interfaces provided is normally a mobile RF device in the telecom channel / frequency range and these channels / ranges are used for lightning detection.

Description

번개의 검출{Detection of lightning}Detection of lightning

본 발명은 번개 검출기에 관한 것이다. 본 발명은 번개 검출기가 번개 검출을 위해 적어도 2개의 별개의 채널을 사용하는 번개 검출기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 번개를 검출하기 위한 방법에도 관한 것이다.The present invention relates to a lightning detector. The present invention relates to a lightning detector wherein the lightning detector uses at least two separate channels for lightning detection. The invention also relates to a method for detecting lightning.

뇌우는 주요한 기상위험이지만, 예측하기 어렵다. 그것들은 20 km/h 내지 40 km/h의 속도로 이동할 수 있고, 뇌격은 10 km 이상 비구름 앞에서 그리고 동등하게 얼마간의 거리로 비구름 뒤에서 발생할 수 있다. 뇌격이 구름 또는 기상전선(weather front)에 의해 생성되는 반면, 가장 위험한 뇌격의 대부분은 실제로 어떤 가시적인 구름도 뇌우의 경고로서 하늘에 존재하지 않을 때 발생한다. 그래서, 유해한 뇌우가 보이기 대략 10분 전에만이라도 뇌우의 가능성을 경고하는 시스템은 주요한 안전 특징이라고 간주될 수 있다.Thunderstorms are a major weather hazard, but are difficult to predict. They can travel at speeds of 20 km / h to 40 km / h, and lightning strikes can occur in front of rain clouds over 10 km and behind them at equally some distance. While lightning strikes are generated by clouds or weather fronts, most of the most dangerous lightning strikes actually occur when no visible clouds exist in the sky as a warning of thunderstorms. Thus, a system that warns of the possibility of thunderstorms can be considered a major safety feature only about 10 minutes before a harmful thunderstorm is seen.

그런 안전 특징으로부터 이익을 얻을 것인 많은 사람이 있다. 일부 사람에게, 그것은 단지 알면 좋은 일상 지식을 제공할지도 모른다. 그러나, 상당한 수의 사람들에게는, 폭풍과 번개에서 비롯되는 위협은 증가된 위험, 재산의 손실 또는 심지어 치명적인 결과의 형태로 상당한 밀접한 관계를 가진다. 번개 경보 시스템은, 예를 들어, 많은 시간을 옥외에서 보내는 사람들, 그리고 동등하게 비행사, 항 공사 등에게 특히 관심이 있는 것이다. 날씨가 완전히 고요하고 맑을 것처럼 보이는 때에도 번개의 경고를 제공하고 있는 시스템은 사람들이 적당한 안전 조치를 제때에 취할 수 있게, 예를 들어 대피소 찾기 등을 할 수 있게 한다.There are many people who would benefit from such a safety feature. For some people, it may just provide good everyday knowledge. However, for a significant number of people, the threats from storms and lightnings are of considerable closeness in the form of increased risk, loss of property, or even fatal consequences. Lightning warning systems are of particular interest to, for example, those who spend a lot of time outdoors, and equally aviation, navigation, and the like. Even when the weather seems completely calm and sunny, a system that provides lightning warnings allows people to take appropriate safety measures in a timely manner, such as searching for shelters.

최신 기술 수준으로부터, 많은 단일 목적 번개 검출기가 알려져 있지만, 그것들은 상업적 견지에서 약간의 불리한 점을 가진다. 기상학에서 사용되는 과학적인 번개 검출기는 매우 크고 그것들의 범위는 수백 킬로미터이다.From the state of the art, many single-purpose lightning detectors are known, but they have some disadvantages from a commercial standpoint. Scientific lightning detectors used in meteorology are very large and their range is hundreds of kilometers.

또한 단일 무선 주파수(RF) 대역을 사용하는 다른 고급(high-end) 번개 검출기는, 예를 들어 이동 전화기에 비교하여, 크고 상대적으로 비싸다. 더군다나, 그것들은, 요구된 정확도 또는 방향성을 얻기 위해, 특정 배향을 가지는 것을 예를 들어 벽 위에 또는 책상 위에 세우는 것을 보통 요구받는다. 그것들은 그래서 정확하게 이동식 사용에 잘 맞지는 않는다. 이 기기들은 전형적으로는 추가로 일정한 방식으로 위치되어야 하고 뇌우의 믿을 만한 검출이 가능하게 되기 전의 수 분 동안 정지상태로 유지되어야 한다.Other high-end lightning detectors that also use a single radio frequency (RF) band are large and relatively expensive, for example compared to mobile phones. Moreover, they are usually required to stand on a desk or on a wall with a certain orientation, for example, in order to obtain the required accuracy or direction. They are therefore not well suited for mobile use. These devices typically need to be placed in an additional constant fashion and remain stationary for a few minutes before reliable detection of thunderstorms is possible.

부가하여, 크기는 완전히 휴대형이고 특정 배향을 필요로 하지 않는 약간 싼 저급(low end) 번개 검출기가 현재 존재한다. 그러나, 이 검출기들은 인공 전자파 적합성 (EMC) 방출에 상당히 영향받기 쉽고, 그래서 특히 도시의 세팅에서 또는 고속도로 근처에서 가짜 경보를 초래하는 경향이 있다.In addition, there are currently slightly cheap low end lightning detectors that are completely portable in size and do not require a specific orientation. However, these detectors are quite susceptible to artificial electromagnetic compatibility (EMC) emissions, and therefore tend to cause false alarms, especially in urban settings or near highways.

현재 대부분의 시판되는 이동식 번개 검출기들은 매우 낮은 주파수들(VLF: 3-30 kHz)에서의 번개에 의해 초래되는 전자기 방출을 측정하는 것에 의해 뇌격을 검출한다. 부가하여, 장파 주파수(150 내지 300 kHz), 중파 주파수(500 내지 1700 kHz) 및 단파 주파수(SW: 2 내지 30 MHz)에서 동작하는 전통적인 AM 방송 라디오 수신기를 사용하는 것에 의해 뇌격은 "들릴 수 있다"는 것이 수십 년간 알려져 있었다. 그러나, 3-300 MHz 사이의 고주파수(HF) 및 VHF 주파수들에서 그리고 더 높은(UHF) 주파수들에서도 번개는 그것의 방출에 의해 검출되고 측정되었다는 수많은 출판물이 존재한다.Most commercially available mobile lightning detectors now detect lightning strikes by measuring the electromagnetic emissions caused by lightning at very low frequencies (VLF: 3-30 kHz). In addition, the lightning strike can be heard by using a traditional AM broadcast radio receiver operating at long wave frequencies (150 to 300 kHz), medium frequency (500 to 1700 kHz) and short wave frequencies (SW: 2 to 30 MHz). "It has been known for decades. However, there are numerous publications that lightning was detected and measured by its emission at high (HF) and VHF frequencies between 3-300 MHz and even at higher (UHF) frequencies.

본 발명은 뇌격이 광범위한 파장들에 걸쳐 연장하고 있는 간단하지만 강한 전자기 파동뿐 아니라 시각 신호 및 부분적으로 가청 압력 신호도 생성하는 단일 섬광(flash)이라는 생각으로부터 시작한다. 뇌격에 의해 유발되는 전형적인 전자기 펄스는 500 Hz 주변에 피크를 갖는 10 Hz와 5 GHz 사이, 즉 가청 주파수 범위의 주파수들을 포함한다. 10 km의 정규화된(normalized) 거리에서, 그런 펄스의 진폭들은 107 mV/m부터 1 mV/m까지의 범위에서 1 kHz의 대역폭으로 있으며, 전자기 펄스의 가장 강한 신호는 뇌격에서 수직 전류에 의해 초래된 유도성 전기장이고, 이것은 대규모의 거리-베어링 기기들에서 가장 일반적으로 측정되는 매개변수이다.The present invention starts with the idea that the thunderstorm is a single flash that generates not only simple but strong electromagnetic waves extending over a wide range of wavelengths but also visual and partially audible pressure signals. Typical electromagnetic pulses induced by the thunderstroke include frequencies between 10 Hz and 5 GHz, ie, in the audible frequency range, with peaks around 500 Hz. At a normalized distance of 10 km, the amplitudes of such pulses are at a bandwidth of 1 kHz in the range from 107 mV / m to 1 mV / m, and the strongest signal of the electromagnetic pulse is caused by the vertical current at the lightning strike. Inductive electric field, which is the most commonly measured parameter in large distance-bearing instruments.

그러나, 뇌격 현상의 복잡도 때문에 수백 Hz 이하의 초저주파(ELF) 범위의 강한 신호들과 GHz 범위 이상까지 연장하는 더 약한 신호들도 있다.However, due to the complexity of the lightning strike, there are also strong signals in the ultra low frequency (ELF) range of several hundred Hz and below and weaker signals extending beyond the GHz range.

전자파 장해(EMI) 시그너처(signature)들의 정확한 특성들 및 시간 스펙트럼들이 MHz 범위에서 그것들을 초래하는 약간 다른 기상 메커니즘들 때문에 kHz 및 Hz 범위들 정도 다르다는 것은 잘 알려진 사실이다.It is well known that the exact characteristics and time spectra of the electromagnetic interference (EMI) signature (signature) to different degree the kHz and Hz ranges due to the slightly different meteorological mechanisms causing them in the MHz range.

본 발명의 목적들을 위해 관심 있는 모든 주파수들에서는 뇌격이 많은 수의 킬로미터 거리에서 식별될 수 있는 EMI 펄스를 동반한다는 것을 주의하면 충분하다.It is sufficient to note that at all frequencies of interest for the purposes of the present invention the lightning strike is accompanied by an EMI pulse that can be identified at a large number of kilometers.

뇌격이 EMI 펄스를 생성한 결과로서, RF 채널들은 근처의 뇌격 동안에 간단히 방해된다. 뇌격에 의해 초래된 EMI로 인한 RF 수신기의 손상은 AM/FM 라디오, TV 또는 전력공급선들의 사용 중에 정전기, 클릭, 스크래치, 소음 또는 소리 또는 화상의 손실의 형태로 경험할 수 있다. 뇌격으로 인한 무선 주파수 채널의 교란은 매우 먼 거리에서 감지될 수 있다. 전문적이고 대규모의 번개 검출기는 뇌격으로부터 수백 킬로미터 거리에서 번개 교란, 이른바 공중전기(sferics)를 검출할 수 있지만, 이 검출기는 본 발명과 같은 오디오 또는 RF 신호에서의 간섭보다는 유도성 전기 또는 자기장을 측정하는 것에 의해 전형적으로 동작한다.As a result of the lightning strike generating the EMI pulses, the RF channels are simply disturbed during nearby lightning strikes. Damage to the RF receiver due to EMI caused by the lightning strike can be experienced in the form of static electricity, clicks, scratches, noise or loss of sound or image during use of AM / FM radios, TVs or power lines. Disturbance of radio frequency channels due to lightning strikes can be detected over very long distances. While professional and large-scale lightning detectors can detect lightning disturbances, or so-called sferics, hundreds of kilometers from the lightning strike, they detect inductive electric or magnetic fields rather than interference in audio or RF signals like the present invention. It typically works by doing.

일반 AM 라디오는 오디오 신호에서 각종 클릭들로서 직접 들릴 수도 있는 뇌격으로부터 30 km 이상까지의 거리에서 EMI 교란을 격을 수 있다고 알려져 있다. AM 대역보다 높은 주파수들에서, 신호는 대기 감쇠 및 다른 원인 메커니즘 둘 다 때문에 전형적으로 훨씬 더 약하지만, 그럼에도 불구하고 먼 거리에서 탐지 가능하다.General AM radios are known to be able to withstand EMI disturbances at distances of up to 30 km or more from the lightning strike, which may be heard directly as various clicks in the audio signal. At frequencies above the AM band, the signal is typically much weaker because of both atmospheric attenuation and other causal mechanisms, but nevertheless is detectable over long distances.

알려진 이동식 RF 기기들, 보통의 이동전화기들에서, 수신된 RF 신호들의 전자파 장해는 필터링에 의해 즉시 제거될 수 있지만, 본 발명에서는 감시되는 RF 채널에서 그런 전자파 장해가 평가되는 것이 제안된다. 만일 검출된 간섭이 뇌격에 기인하는 것처럼 보이면, 예를 들면 이동 전화기의 사용자는 경보를 받을 수 있다. 예를 들어, 만일 간섭이 기설정된 문턱값을 초과한다면 또는 만일 그것이 뇌격의 특성인 주파수 스펙트럼을 가진다면, 간섭은 뇌격에 의해 초래되는 것이라고 가정될 수 있다. RF 검출이 행하여지는 한, 번개 검출은 행하여질 수 있다.In known mobile RF devices, ordinary mobile phones, electromagnetic interference of received RF signals can be immediately eliminated by filtering, but the present invention proposes that such electromagnetic interference be assessed in the monitored RF channel. If the detected interference appears to be due to a lightning strike, for example the user of the mobile phone may be alerted. For example, if the interference exceeds a predetermined threshold or if it has a frequency spectrum that is characteristic of the lightning stroke, the interference can be assumed to be caused by the lightning strike. As long as RF detection is performed, lightning detection can be performed.

본 발명은 그래서 이동식 RF 기기, 예를 들면 셀룰러 전화기에 구현될 수 있는 새로운 보안 특징을 제공한다.The present invention thus provides a new security feature that can be implemented in a mobile RF device, for example a cellular telephone.

많은 경우에, 부근에서 뇌격을 검출하고 싶은 욕구는 전용 번개 검출기에 수반되는 비용과 장애를 정당화할 만큼 충분히 크지 않을 수 있지만, 많은 사람이 그들이 어쨌든 벌써 지니고 있는 특히 이동전화기와 같은 기기에 통합될 수 있었던 저 비용 감지 시스템의 진가를 인정할 것이다. 공지의 기술은 알려진 이동식 RF 기기의 새로운 기능성으로서 번개 검출의 그러한 통합을 제공하진 않는다.In many cases, the desire to detect lightning strikes in the vicinity may not be large enough to justify the costs and obstacles associated with dedicated lightning detectors, but many people can incorporate them into devices such as mobile phones they already have anyway. You will appreciate the low cost detection system that was there. Known techniques do not provide such integration of lightning detection as a new functionality of known mobile RF devices.

번개 검출 및 범위 변화(ranging) 특징이 예컨대 이동 전화기에서 소망의 특징일 것이라는 것이 확인되었다. 모바일 제품들에서 뇌격 검출 특징을 위한 충분한 검출 범위는 약 20-30 km 일 것이다. 이 검출 범위는 수신기 감도와 뇌격으로부터의 예상되는 방출력에 의존하는 적당한 범위로 제한될지도 모른다. 도 9는 많은 연구원에 의해 결정된 바와 같은 뇌격들에 의해 생성된 주파수들 및 진폭들을 그래프 형태로 보인다. 도 9에 따르는 그래프는 그래서 서로 다른 거리들에서의 뇌격들로부터 기대될 수 있는 신호들의 강도를 추정하기 위한 가이드라인으로서 사용될 수 있다. 이 그래프에서 거리는 10 km로 정규화되고 대역폭은 1 kHz로 정규화된다. 이 그래프에 따르면, 뇌격 신호들은 적어도 300 MHz까지 검출될 수 있다.It has been found that lightning detection and ranging features will be desired features, for example in mobile phones. Sufficient detection range for the lightning detection feature in mobile products will be about 20-30 km. This detection range may be limited to an appropriate range depending on the receiver sensitivity and the expected ejection force from the thunderstorm. 9 shows in graphical form the frequencies and amplitudes produced by the lightning strikes as determined by many researchers. The graph according to FIG. 9 can thus be used as a guideline for estimating the strength of signals that can be expected from thunderstorms at different distances. In this graph, the distance is normalized to 10 km and the bandwidth is normalized to 1 kHz. According to this graph, lightning signals can be detected up to at least 300 MHz.

본 발명은 뇌우에 의해 생성된 착신(incoming) 스펙트럼이 이동식 RF 기기, 이를테면 셀룰러 전화기에서 이용 가능한 모든 또는 많은 가용 RF 채널들을 이용하여 연구되었다는 것에 기초한다. 많은 라디오(무선) 인터페이스(즉 3-대역(tri-band)의 3개의 대역들의 각각에 있는 수백 개의 채널들, 블루투스 수신기 주파수들, 파일럿 톤 채널을 포함한 FM 라디오, 와이-파이(Wi-Fi) 라디오 근거리 수신기, RFID 태그 판독기 및 심지어 RDS 및/또는 DARC 수신기들) 때문에, 본 발명은 번개 검출을 위한 새롭고 타당한 방법을 제공한다.The present invention is based on the fact that the incoming spectrum generated by thunderstorms has been studied using all or many available RF channels available in mobile RF devices, such as cellular telephones. Many radio (wireless) interfaces (ie hundreds of channels in each of the three bands of the tri-band, Bluetooth receiver frequencies, FM radio with pilot tone channel, Wi-Fi) Because of radio near field receivers, RFID tag readers and even RDS and / or DARC receivers), the present invention provides a new and reasonable method for lightning detection.

그래서 본 발명의 제1양태에 따르면, 본 발명은 채널들 중의 적어도 하나가 텔레콤 채널인 적어도 2개의 채널을 번개 검출을 위해 사용하는 것에 기초한다.Thus, according to a first aspect of the invention, the invention is based on using at least two channels for lightning detection, wherein at least one of the channels is a telecom channel.

본 발명의 제1양태를 위해 그러므로 번개 검출기는 주파수 범위들 중의 적어도 하나는 보통은 텔레콤 채널인 적어도 2개의 주파수 범위들을 위한 라디오 인터페이스들이 제공되는 이동식 RF 기기인 것이 제안된다.For a first aspect of the invention it is therefore proposed that the lightning detector is a mobile RF device provided with radio interfaces for at least two frequency ranges, at least one of which is usually a telecom channel.

본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서, 뇌격으로부터의 방출은 광대역 버스트이라는 것을 고려하여, 원격 통신을 위해 확보된 여러 개의 채널 또는 완전한 주파수 대역은 최대 에너지를 수신하고 그래서 최소한 민감도를 증가시키는 트리거링(triggering) 모드를 제공하는데 사용된다.In a further preferred embodiment of the invention, taking into account that the emission from the thunderstorm is a wideband burst, the multiple channels or complete frequency bands reserved for telecommunications receive the maximum energy and thus trigger the least increase in sensitivity. It is used to provide a mode.

본 발명의 다른 추가 실시예에 따르면 대역들 중의 적어도 하나는 FM 방송 주파수 대역이다.According to another further embodiment of the invention at least one of the bands is an FM broadcast frequency band.

본 발명의 바람직한 실시예는 번개 검출에 FM 라디오 수신기의 적당한 부품들을 이용하고, 전용의 번개 검출 가지(branch)를 수신기에 추가한다.The preferred embodiment of the present invention utilizes suitable parts of the FM radio receiver for lightning detection and adds a dedicated lightning detection branch to the receiver.

본 발명의 바람직한 실시예들은 뇌격을 식별하고 측정하도록 FM 수신기를 변형하는 다수의 실시예를 더 구비한다. 이론에 따르면 FM 변조는 번개와 같은 대기 교란에 의해 야기되는 정전기와 크래킹을 최소화하기 위해 FM 변조가 특히 방송을 위해 선택된다. 그러나, 만일 FM 복조기, 특히 리미터 스테이지가 바이패스되고 결과적인 신호가 예컨대 AM 복조된다면, 뇌격으로부터 비롯되는 교란은 분석될 수 있다.Preferred embodiments of the present invention further comprise a number of embodiments of modifying the FM receiver to identify and measure the lightning strike. Theoretically, FM modulation is chosen specifically for broadcast to minimize static and cracking caused by atmospheric disturbances such as lightning. However, if the FM demodulator, in particular the limiter stage, is bypassed and the resulting signal is for example AM demodulated, the disturbance resulting from the thunderstroke can be analyzed.

번개 검출기의 독특한 특징들과 본 발명에 따른 번개를 검출하는 방법은 동봉된 청구항들에 상세히 제시된다.The unique features of the lightning detector and the method for detecting lightning according to the invention are set out in detail in the enclosed claims.

본 발명은 그것이 이동 전화기와 통합된 휴대형 번개 검출기를 제공할 수 있다는 이점을 가진다. 본 발명의 다른 양태는 하드웨어(hardware) 변경이 최소화될 수 있는 방법들로 하드웨어 변경들이 최소화될 수 있고, 그래서 비용을 제한하고 시장 출시 시간을 줄인다.The invention has the advantage that it can provide a portable lightning detector integrated with a mobile phone. Another aspect of the invention is that hardware changes can be minimized in such a way that hardware changes can be minimized, thus limiting costs and reducing time to market.

다음으로, 본 발명은 첨부 도면들에 관해서 더 상세하게 기술될 것인데, 도면들 중에서Next, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which

도 1은 운영 환경을 나타내며,1 shows an operating environment,

도 2는 보조 수신 대역들을 나타내며,2 shows auxiliary reception bands,

도 3은 단일 라디오 구현예의 블록도를 나타내며,3 shows a block diagram of a single radio implementation,

도 4는 단일 라디오 동작의 흐름도를 나타내며,4 shows a flow diagram of a single radio operation,

도 5는 다중 라디오 구현예의 블록도를 나타내며,5 shows a block diagram of a multiple radio implementation,

도 6은 다중 라디오 동작의 흐름도를 나타내며,6 shows a flow diagram of multiple radio operations,

도 7은 번개 검출을 갖는 수신기의 블록도를 나타내며,7 shows a block diagram of a receiver with lightning detection,

도 8은 번개 검출을 갖는 수신기의 대체 블록도를 나타내며,8 shows an alternative block diagram of a receiver with lightning detection,

도 9는 번개 데이터 그래프이며,9 is a lightning data graph,

도 10은 번개 검출을 갖는 변형된 수신기 변조기의 다른 블록도를 나타내며,10 shows another block diagram of a modified receiver modulator with lightning detection,

도 11은 변형된 I/Q 복조기를 묘사하고,11 depicts a modified I / Q demodulator,

도 12는 스위치를 갖는 변형된 I/Q 복조기를 묘사한다.12 depicts a modified I / Q demodulator with a switch.

발명의 기본 원리는 번개 검출의 전기통신 무선 수신기의 적당한 부분들을 이용하고, 전용 번개 검출 가지를 수신기에 추가한다.The basic principle of the invention utilizes the appropriate parts of the telecommunications wireless receiver of lightning detection and adds a dedicated lightning detection branch to the receiver.

뇌격은 방송 라디오를 위해 사용된 주파수들로 검출 가능한 펄스들의 버스트들을 방출한다. 원래 FM 라디오 방송 시스템은 기존 AM 라디오 시스템이 예컨대 뇌격에 의해 생성된 간섭에 너무 민감했기 때문에 도입되었다. AM 라디오의 뇌격에 대한 감도에 관한 이유는 뇌격으로부터의 간섭이 진폭 변조된 신호와 합해진다는 것이다. 진폭의 간섭은 AM 무선 수신기에서 크랙클링(crackling) 정전기로서 들린다. 뇌격에 의해 방출된 신호의 세기 또한 FM 방송 주파수들(100 MHz 부근)보다 AM 방송 주파수들(1 MHz 부근)에서 더 높다. FM 시스템들에서 오디오 신호가 캐리어에 주파수 또는 위상 변화들이 변하도록 변조되므로, 진폭의 간섭은 수신된 신호에서 가청 크랙클링 또는 다른 오류를 초래하지 않는데, 왜냐하면 진폭이 변조되지 않으므로 그것은 FM 식별기 또는 비(ration) 검출기 앞의 리미터에 의해 제한될 수 있기 때문이다. 그러나, 만일 뇌격이 FM 수신기의 근처에서(몇몇 킬로미터 내에서) 발생하면, 예를 들면 배터리 전력공급형 FM 수신기로부터 들리는 간섭형 잡음 및 번개 섬광 사이의 상호 관계는 관찰될 수 있다.The lightning strike emits bursts of detectable pulses at the frequencies used for the broadcast radio. The original FM radio broadcast system was introduced because the existing AM radio system was too sensitive to interference generated by, for example, lightning strikes. The reason for the sensitivity to the lightning strike of the AM radio is that the interference from the lightning strike is combined with the amplitude modulated signal. Amplitude interference is heard as cracking static in an AM wireless receiver. The intensity of the signal emitted by the lightning strike is also higher at AM broadcast frequencies (near 1 MHz) than FM broadcast frequencies (near 100 MHz). Since in an FM system the audio signal is modulated such that frequency or phase changes in the carrier change, the interference of amplitude does not cause audible cracking or other error in the received signal, since the amplitude is not modulated, which is why the FM identifier or non- ration) because it can be limited by the limiter in front of the detector. However, if a lightning strike occurs in the vicinity of the FM receiver (within a few kilometers), then the correlation between the interfering noise and lightning flashes heard from, for example, a battery powered FM receiver can be observed.

하지만 만일 복조가 고려되지 않는다면, 유럽의 87.5 내지 108 MHz 주파수 대역과 미국의 88 내지 108 MHz 대역 및 일본의 76 내지 91 MHz 주파수 대역과 같이, 뇌격은 FM 라디오 수신을 위해 사용된 주파수들에서 검출가능한 펄스들의 버스트들을 여전히 방출한다. FM 변조가 뇌격에 기인하는 간섭에 대하여 강건(robust)하므로, 간섭은 전통적인 FM 무선 수신기들을 사용하는 것에 의해 들릴 수 없다. 번개 검출 특징은 AM 복조기처럼 작동하는 복조기를 필요로 한다. 이미 언급된 바와 같이, AM 복조기는 뇌격에 기인한 간섭에 대해 훨씬 더 민감하다. 추가적인 뇌격 검출기는 FM 복조기/수신기와 병렬로 추가될 수 있다. 번개 검출기 하드웨어(hardware)가 추가되어야만 하는 정확한 스테이지는 FM 무선 수신기에서 하향변환 믹서 뒤 그리고 리미터 스테이지 앞이다.However, if demodulation is not considered, lightning strikes are detectable at the frequencies used for FM radio reception, such as the 87.5-108 MHz frequency band in Europe and the 88-108 MHz band in the USA and the 76-91 MHz frequency band in Japan. Still emit bursts of pulses. Since FM modulation is robust against interference due to thunderstroke, the interference cannot be heard by using traditional FM wireless receivers. The lightning detection feature requires a demodulator that works like the AM demodulator. As already mentioned, the AM demodulator is much more sensitive to interference due to lightning strikes. Additional lightning strike detectors can be added in parallel with the FM demodulator / receiver. The exact stage where the lightning detector hardware should be added is after the downconversion mixer and before the limiter stage in the FM radio receiver.

도 2의 묘사로 알 수 있는 바와 같이, FM 스테레오 방송이 주요한 모노포닉 FM 방송(21) 외에 부가적으로 좌우 스테레오 채널들의 재생성을 용이하게 하기 위해 19 kHz의 파일럿 부반송파(22)와 억제된 38 kHz의 중심 주파수 및 30 kHz 폭의 역 부반송파(23)를 포함한다.As can be seen from the depiction of FIG. 2, the FM stereo broadcast is suppressed 38 kHz with a pilot subcarrier 22 of 19 kHz to facilitate the regeneration of left and right stereo channels in addition to the main monophonic FM broadcast 21. And a subcarrier 23 of a center frequency of 30 kHz wide.

프로그램 콘텐츠와 다른 데이터를 디스플레이가 장착된 라디오 수신기에 송신하기 위해 57 kHz 중심 주파수와 7 kHz 폭의 다른 라디오 데이터 시스템(Radio Data System; RDS) 부반송파(24)는 대부분의 FM 방송들에 나중에 추가되었다. 대략 76 kHz를 중심으로 한 새로운 32 kHz 폭의 데이터 라디오 채널(Data Ratio Channel; DARC) 부반송파(25)가 1995년에 ETSI에 의해 ETS 300751으로서 부가적으 로 표준화되었다.A 57 kHz center frequency and 7 kHz wide Radio Data System (RDS) subcarrier 24 was later added to most FM broadcasts to transmit program content and other data to a radio receiver equipped with a display. . A new 32 kHz wide Data Ratio Channel (DARC) subcarrier (25) centered around 76 kHz was additionally standardized as ETS 300751 by ETSI in 1995.

현재, FM 채널 간격은 유럽에서는 100 kHz이고 미국에서는 200 kHz이다. RDS 신호의 수신은 100 kHz보다 다소 더 넓은 대역폭을 필요로 할 것이지만, RDS 방송이 있는 채널들이 유럽에서 더 넓은 채널 간격을 가지는지는 명확하지 않다. 향후에 모든 새로운 FM 수신기들은 RDS 및 DARC 부반송파들을 담고 있는 전체(약 200 kHz의 폭) 주파수 대역을 수신할 수 있을 것이다.Currently, the FM channel spacing is 100 kHz in Europe and 200 kHz in the United States. Receiving RDS signals will require a slightly wider bandwidth than 100 kHz, but whether channels with RDS broadcasts have wider channel spacing in Europe It's not clear. In the future, all new FM receivers will be able to receive the full (approximately 200 kHz wide) frequency band containing RDS and DARC subcarriers.

뇌격에 의해 생성된 펄스들의 버스트는 수신기로 (적어도 비어 있는 FM 채널에서) 100 MHz 근처의 반송 주파수에서 검출하는 것이 가능하다. 도 2에서 나타낸 바와 같이, 적어도 만일 수신 채널이 약 300 kHz의 폭이라면 펄스 버스트의 수신은 가능하다. 더 좁은 대역폭들이 타당하기도 할지도 모른다. 실제 구현예에 따라 FM 수신기 프론트 엔드의 채널폭은 위에서 나타낸 바와 같이 약 100-200 kHz이다.The burst of pulses generated by the thunderstroke can be detected at a carrier frequency near 100 MHz (at least in the empty FM channel) with the receiver. As shown in Figure 2, reception of a pulse burst is possible at least if the receiving channel is about 300 kHz wide. Narrower bandwidths may be feasible. According to an actual implementation the channel width of the FM receiver front end is about 100-200 kHz as shown above.

뇌격으로부터의 RF 방출의 스펙트럼이 저 주파수들에서 더 강하므로, FM 주파수들의 하단은 더 높은 것보다 좋다. 가장 타당한 FM 채널들은 76 MHz(일본), 87.5 MHz(유럽) 또는 88 MHz(미국)인 FM 주파수 대역의 하단 근처에 있다.Since the spectrum of the RF emission from the thunderstorm is stronger at low frequencies, the bottom of the FM frequencies is better than the higher. The most relevant FM channels are near the bottom of the FM frequency band, which is 76 MHz (Japan), 87.5 MHz (Europe) or 88 MHz (US).

변경된 FM 수신기들을 사용한 번개 검출의 여러 개의 실시예가 지금 다음에서 기술될 것이다.Several embodiments of lightning detection using modified FM receivers will now be described below.

배치구성은 도 7에 묘사되는데 거기서 번개검출 블록(80)을 위한 신호(81 또는 83)는 리미터(75) 앞에서 갈라져 나오는데 왜냐하면 대부분의 번개 잡음 정보가 리미터(75)의 진폭 제한 동작에 의해 손실될 것이지만 오늘날 회로들에서처럼 전형 적인 차동신호로서 도면에서 보인 갈라져 나온 신호들(81, 82)은 영향을 받지 않고 뇌격 잡음에 관련되는 정보를 여전히 담고 있다.The arrangement is depicted in FIG. 7 where the signals 81 or 83 for the lightning detection block 80 split off in front of the limiter 75 because most of the lightning noise information would be lost by the amplitude limiting operation of the limiter 75. However, the split signals 81, 82 shown in the figure as typical differential signals, as in today's circuits, are unaffected and still contain information relating to thunderstorm noise.

안테나로부터 식별기(70, 71, 72, 73, 74, 75 및 76)까지의 FM 수신기 경로는 필립스에 의해 TEA5767으로서 판매되는 상용 IC에서의 상응하는 경로와 유사하고 간주될 수 있다.The FM receiver path from the antenna to the identifiers 70, 71, 72, 73, 74, 75, and 76 can be considered similar to the corresponding path in commercial ICs sold as TEA5767 by Philips.

실시예 1Example 1

제1실시예에서 안테나로부터 식별기(70, 71, 72, 73, 74, 75 및 76)까지의 FM 수신기 경로는 하향변환 믹서(73)와 리미터 스테이지(75) 사이에 있을 것인 추가적인 중간 출력(81)을 가진다. 회로 블록(74)은 증폭 및 주파수 선택 수단을 포함한다. 뇌격으로부터의 RF 방출에 기인하는 진폭 정보를 담고 있는 중간 신호는 번개 검출 특화 블록(80)에 81을 경유하여 입력한다. 대체 구현예에서 검출 대역폭은 선택된 FM 채널(100-200 kHz)과 유사할 것이다.In the first embodiment the FM receiver path from the antenna to the identifiers 70, 71, 72, 73, 74, 75 and 76 will be between the downconversion mixer 73 and the limiter stage 75 81). Circuit block 74 includes amplification and frequency selection means. An intermediate signal containing amplitude information resulting from the RF emission from the thunderstroke is input via 81 to the lightning detection specific block 80. In alternative implementations the detection bandwidth will be similar to the selected FM channel (100-200 kHz).

실시예 2Example 2

다른 대체 실시예에서 중간 출력(82)은 저잡음 전치 증폭기(72) 바로 뒤에 배치된다. 이 대체예에서 검출 대역폭은 안테나(70)와 저잡음 전치 증폭기(72) 사이의 FM 대역 필터(71)에 의해 통과되는 전체 FM 대역(예컨대 유럽의 87.5-108 MHz)일 것이다. 이 대체 실시예는 트리거 모드에서 번개 유사 신호들을 위해 유익하게 사용될 수 있다. 대역 상의 수신 전력은 광대역 파워 검파기와 함께 측정될 수 있고 만일 빠른 광대역 신호(뇌격과 같음)가 신호의 안에 존재하면, 더 정확한 검출이 예컨대 FM 채널들 중의 하나에 대해 시작된다.In another alternative embodiment, the intermediate output 82 is located immediately after the low noise preamplifier 72. In this alternative the detection bandwidth would be the entire FM band (eg 87.5-108 MHz in Europe) passed by the FM band filter 71 between the antenna 70 and the low noise preamplifier 72. This alternative embodiment may be advantageously used for lightning like signals in trigger mode. Receive power on the band can be measured with a wideband power detector and if a fast wideband signal (such as a thunderbolt) is present in the signal, more accurate detection is initiated for one of the FM channels, for example.

하나의 가능성은 번개 검출기를 위해 추가적인 별도의 하향변환 믹서를 가진다는 것이다. 이것은 도 8의 번개검출 블록(80)에서 83으로 표시되고 이 배치구성은 다른 또는 동일한 FM 대역들에서 동시적인 번개 검출 및 FM 라디오 수신을 허용할 것이다.One possibility is to have an additional separate downconversion mixer for the lightning detector. This is indicated at 83 in lightning detection block 80 of FIG. 8 and this arrangement will allow simultaneous lightning detection and FM radio reception in different or identical FM bands.

그러나, 이런 종류의 구현예는 만일 신호(82)가 제1실시예에서처럼 하향변환 믹서(73) 뒤에서 갈라져 나오면 필요하지 않을 것인 번개 하향변환을 위한 전용의 추가적인 하드웨어(hardware)를 필요로 한다.However, this kind of implementation requires additional hardware dedicated to lightning downconversion, which would not be necessary if signal 82 split off behind downconversion mixer 73 as in the first embodiment.

실시예 3Example 3

번개 검출은 비어 있는 FM 채널에서 유익하게 일어날 수 있다. 비어 있는 FM 채널의 발견은 기존의 FM 스테레오 수신기 경로를 사용하면 쉽다. 발견된 비어 있는 채널들은 번개 검출을 위해 사용될 수 있다. 위에서 나타낸 바와 같이, 비어 있는 FM 채널 상의 번개 검출은 FM 수신기에서 하향믹서 뒤의 중간 출력을 필요로 할 것이다. 그 이유는 FM 변조된 신호는 FM 식별기(76)에서 주파수 복조 전에 저 진폭으로 제한된다. 제한은 뇌격으로부터 RF 방출에 기인한 신호를 뽑아내고 리미터 뒤에서는 어떤 번개 검출도 가능하지 않다. 부가하여, 만일 어떤 FM 신호도 FM 채널에 존재하지 않으면, FM 복조기의 잡음은 상당히 증가한다. 단지 이 잡음 증가분은 번개의 검출을 어렵게 만들지만 그렇지 않으면 그것이 복조되지만 비어 있는 FM 채널로부터 가능할 것이다. 번개 검출을 위해 FM 식별기는 진폭 변화에 민감한 AM 검출기로 교체되어야만 한다.Lightning detection can advantageously occur on an empty FM channel. The discovery of an empty FM channel is easy using the existing FM stereo receiver path. Found empty channels can be used for lightning detection. As indicated above, lightning detection on an empty FM channel will require an intermediate output behind the downmixer at the FM receiver. The reason is that the FM modulated signal is limited to low amplitude before frequency demodulation at FM identifier 76. The limit extracts the signal due to the RF emission from the thunderstorm and no lightning detection behind the limiter is possible. In addition, if no FM signal is present in the FM channel, the noise of the FM demodulator is significantly increased. Only this noise increase makes the detection of lightning difficult but otherwise it will be possible from the demodulated but empty FM channel. For lightning detection, the FM identifier must be replaced with an AM detector that is sensitive to amplitude changes.

비어 있는 FM 채널에 대해 전체의 채널은 이용될 수 있다. 기본 FM 스테레오 수신기의 경우에 Rx 채널은 중심 주파수 주위의 +/- 53 kHz 폭이다. 스테레오 FM RDS 수신기의 경우에 Rx 채널은 +/- 60 kHz 폭이고 DARC 호환성 FM 수신기의 경우에 채널 폭은 중심 주파수 주위의 +/-92 kHz이다.The entire channel can be used for an empty FM channel. In the case of a basic FM stereo receiver, the Rx channel is +/- 53 kHz wide around the center frequency. For stereo FM RDS receivers the Rx channel is +/- 60 kHz wide and for DARC compatible FM receivers the channel width is +/- 92 kHz around the center frequency.

실시예 4: FM 수신이 활동적인 동안의 검출 Example 4 Detection While FM Reception is Active

사용자의 관점으로부터의 최적의 상황은 FM 라디오 방송의 번개 검출 및 수신 둘 다를 동시에 허락하는 번개 검출 특징을 구현하는 것이다. 그러나 FM 라디오 신호는 지속적이고 그러므로 전송의 어떤 공백도 없고 그래서 만일 뇌격이 약하면(예를 들면 먼 거리의 뇌격), 무선 송신이 활동적인 FM 채널에서 뇌격을 검출하는 것은 어려울지도 모르지만, 이 실시예는 번개 경고 또는 트리거 목적을 위해 여전히 사용될 수 있다.The optimal situation from the user's point of view is to implement a lightning detection feature that allows both lightning detection and reception of FM radio broadcasts simultaneously. However, FM radio signals are persistent and therefore do not have any gaps in the transmission, so if the lightning strike is weak (e.g. a long distance lightning strike), it may be difficult to detect the strike on the FM channel where the radio transmission is active. It can still be used for lightning warning or trigger purposes.

이제 구현을 위한 약간의 아이디어들은 다음과 같다:Now some ideas for implementation are:

a) 번개 검출은 19-kHz 부반송파 주위에서 수신된 신호에 기초하여 행해질 수 있다. 현재의 스테레오 FM 방송은 좁은 19 kHz의 파일럿 부반송파를 제외한 비어 있는 15-23 kHz 사이의 채널에 부반송파를 남겨준다. 파일럿 반송파들 주변의 이 주파수 부분은 모든 FM 채널에서 이용할 수 있다.a) Lightning detection may be made based on the signal received around the 19-kHz subcarrier. Current stereo FM broadcasts leave subcarriers on an empty 15-23 kHz channel except for a narrow 19 kHz pilot subcarrier. This frequency portion around the pilot carriers is available on all FM channels.

b) 하나의 대체예는 비활동적 RDS 또는 DARC 채널들에서 FM 스테레오 수신과 동시에 뇌격을 검출하는 것이다. 부가하여, 만일 RDS 및/또는 DARC가 전송에 공백을 포함한다면, 그 공백(gaps)은 스테레오 FM 수신과 동시에 뇌격을 검출하는데 사용될 수 있다.b) One alternative is to detect the lightning strike simultaneously with FM stereo reception on inactive RDS or DARC channels. In addition, if the RDS and / or DARC contain spaces in the transmission, the gaps can be used to detect lightning strikes simultaneously with stereo FM reception.

c) FM 전송을 수신할 때 동시에 간섭을 검출하는 것이 가능하다. 만일 예를 들면 검출 가능한 간섭이 예컨대 19 kHz 파일럿 부반송파 주위의 채널에 존재하면, 더 정확한 번개 검출 모드는 가동될 수 있다. 더 정확한 검출은 비어 있는 FM 무선 채널에서 이루어지고 거리 추정도 포함할 수 있다. 트리거 모드는 단지 번개 유사간섭만 검출할 것이다.c) It is possible to detect interference at the same time when receiving the FM transmission. If for example detectable interference is present in the channel around the 19 kHz pilot subcarrier, then a more accurate lightning detection mode may be activated. More accurate detection can be made on an empty FM radio channel and can also include distance estimation. The trigger mode will only detect lightning-like interference.

d) 만일 수신 대역폭이 FM 방송 채널을 위해 필요한 100 kHz 개별 200 kHz 대역폭보다 더 넓도록 배치될 수 있다면, 번개 검출 또는 번개 트리거링은 FM 채널들 사이에서 수행될 수 있는데 왜나하면 실제로 인근 채널들이 좀처럼 사용되지 않기 때문이다.d) If the receiving bandwidth can be arranged to be wider than the 100 kHz individual 200 kHz bandwidth required for the FM broadcast channel, lightning detection or lightning triggering can be performed between the FM channels, because in practice, neighboring channels are rarely used. Because it is not.

실시예 5: 자동이득제어(AGC)의 이용 Example 5 Use of Automatic Gain Control (AGC)

타당한 하나의 아이디어는 FM 수신기의 AGC 스테이지의 번개 검출을 위한 사용이다. AGC 기능은 FM 수신기(예컨대 필립스 TEA5767 FM 수신기 참조)에서 널리 사용되고 있다. 만일 AGC 회로의 루프들의 일부가 뇌격에 의해 생성된 신호 성분에 민감하게 될 수 있으면, 충분한 중간 신호를 직접 AGC 스테이지로부터 얻는 것이 가능할지도 모르고 다른 어떠한 변경도 FM 수신기 스테이지에서 필요하지 않다. 그러나, AGC 회로의 시정수(time constant)는 뇌격에 기인하는 짧은 펄스의 검출을 가능하게 할 만큼 충분히 짧게 조정되어야 한다.One valid idea is the use for lightning detection of the AGC stage of an FM receiver. The AGC function is widely used in FM receivers (see Philips TEA5767 FM receiver, for example). If some of the loops of the AGC circuit can be sensitive to the signal component generated by the lightning strike, it may be possible to obtain sufficient intermediate signal directly from the AGC stage and no other changes are necessary at the FM receiver stage. However, the time constant of the AGC circuit must be adjusted short enough to allow detection of short pulses due to lightning strikes.

외부 커패시터들이 온 칩 AGC 스테이지의 구현물에 종종 필요하게 되고 그러므로 만일 중간 출력이 이 외부 커패시터들에 연결될 수 있다면 집적회로에 대한 작은 변경만이 필요하다. 만일 펄스 검출이 타당하면, 아이디어는 만일 더 정확한 검출이 가능하지 않으면 최소한 트리거링 모드를 위해 사용될 수 있다. 다른 측정 모드가 거리 추정 등을 위해 구현될 수 있다.External capacitors are often needed in implementations of on-chip AGC stages and therefore only small changes to the integrated circuit are needed if an intermediate output can be connected to these external capacitors. If pulse detection is justified, the idea can be used for at least triggering mode if more accurate detection is not possible. Other measurement modes can be implemented for distance estimation and the like.

실시예 6: 멀티모드 검출: Example 6 Multimode Detection:

가장 단순한 모드에서, 하나의 라디오(즉 FM 무선 수신기)만이 검출 동안 이용된다. 도 3은 단일 라디오(31)를 포함하는 그런 시스템(34)을 묘사한다. 서로 다른 모드들이 프로세서(33)에 의해 전력 소비를 최적화하기 위해 사용된다. 예를 들면, 더 적은 전력 소비 모드에서 아마도 프론트 엔드만이 전력 절약 모드에서 켜지고 아날로그 피크 검출은, 위의 구현예 2에서 나타낸 바와 같이, ADC 및 프로세서처럼 더 전력 소비적인 구성요소들을 트리거하는데 사용된다. 완전히(full) 동작하는 번개 검출 및 트리거링 모드 사이에는, 기기가 번개 측정 모드로 전환하여야하는지 아니면 트리거링 모드로 되돌아가야 하는 지를 결정할 감시 모드가 있을 수 있다. 단일 라디오 구현예를 위한 동작의 운영 차트의 예가 도 4에 나타나있다. 단계 41의 저 전력 감시 모드 동안 수신된 신호는 단계 42에서 지속적으로 감시되고 만일 번개 활동이 검출되면 더 많은 전력이 소비되지만 더 정확한 검출 모드가 단계 43에서 선택되고 만일 단계 44에서 분석이 사용자 경보를 위한 기준을 충족시키면, 이것은 단계 45에서 행해지고, 그렇지 않으면 시스템은 단계 41에서 저 전력 감시 모드로 돌아간다.In the simplest mode, only one radio (ie FM radio receiver) is used during detection. 3 depicts such a system 34 including a single radio 31. Different modes are used by the processor 33 to optimize power consumption. For example, in less power consumption mode, perhaps only the front end is turned on in power saving mode and analog peak detection is used to trigger more power consuming components such as ADCs and processors, as shown in Embodiment 2 above. . Between full-acting lightning detection and triggering modes, there may be a monitoring mode that will determine whether the device should switch to lightning measurement mode or return to triggering mode. An example of an operational chart of operation for a single radio implementation is shown in FIG. 4. The signal received during the low power monitoring mode of step 41 is continuously monitored in step 42 and more power is consumed if lightning activity is detected, but a more accurate detection mode is selected in step 43 and the analysis in step 44 triggers a user alert. If the criteria are met, this is done in step 45, otherwise the system returns to the low power monitoring mode in step 41.

다른 가능성은 도 5에 묘사된 시스템(53)에 그것들 중의 어느 것이나 공통 안테나 또는 별개의 안테나들을 사용하는 2개의 별개의 라디오들, 즉 주 번개 검출 라디오(51)와 더 적은 전력을 사용하지만 덜 정확한 다른 라디오(52)를 사용하는 것이다. 이 경우, 더 적은 전력을 소비하는 라디오(52), 예컨대 RFID 태그 판독기 는 트리거링 모드에서 사용된다. 멀티 라디오 구현예를 위한 동작의 운영 차트의 예가 도 6에 나타나있다. 비어 있는 채널의 저 전력 공급식 모니터링은 번개 검출을 위해 유익한 AM 검출을 사용하여 단계 61에서 발생한다. 번개 에너지가 AM 검출기에 의해 단계 62에서 검출될 때 프로세서(52)는 단계 63에서 다른 라디오를 제어하여 수신된 신호를 분석하고 만일 단계 64의 분석이 사용자 경보를 위한 기준을 충족시키면, 그것은 단계 65에서 행해지고, 그렇지 않으면 시스템은 기설정된 시간 후에 라디오(51)를 사용하는 단계 41의 저 전력 감시 모드로 복귀한다.Another possibility is that the system 53 depicted in FIG. 5 uses less power, but less accurate, with two separate radios, one using a common antenna or two separate antennas, namely the main lightning detection radio 51. Another radio 52 is to be used. In this case, a radio 52 consuming less power, such as an RFID tag reader, is used in the triggering mode. An example of an operational chart of operation for a multi-radio implementation is shown in FIG. 6. Low-powered monitoring of the empty channel takes place in step 61 using AM detection, which is beneficial for lightning detection. When lightning energy is detected in step 62 by the AM detector, the processor 52 controls the other radio in step 63 to analyze the received signal and if the analysis in step 64 meets the criteria for a user alert, it is step 65 Otherwise, the system returns to the low power monitoring mode of step 41 using the radio 51 after a predetermined time.

실시예 7: 번개 검출을 위한 에너지-최적화, 멀티모드 다중대역, 트리거링 시스템: Example 7 Energy-Optimized, Multimode Multiband, Triggering System for Lightning Detection

각 모드가 어느 수준의 광검출 및 범위결정(ranging)을 할 수 있는 최소한 2개의 모드에서 동작할 수 있는 이동식(mobile) 기기는 이 기술분야에서 기술되어 있다. 이 모드들은 동일한 라디오를 다른 방식들로 이용할 수 있거나 별개의 라디오들을 각종의 모드를 위해 이용할 수 있다. 이 실시예는 도 3과 도 5 각각에 제어기(33, 53)를 포함하는데, 그것은 트리거될 때 더 많은 전력 소비 모드들을 런칭할 수 있도록만, 가능한 한 저 에너지 "트리거링" 모드에 기기를 유지할 수 있게 한다. 제어기는 반 수동식 저 에너지 소비 "트리거링" 모드를 위해 최적의 라디오를 선택하며: 그 라디오는 번개에 관련될 수 있지만 추가의 처리를 이루지는 않는 모든 EMI 펄스들에 단순히 응답한다. 대신, 트리거될 때, 그것은 더 많은 에너지를 소비할 수 있는 "감시" 모드를 연다. 이것은 다른 라디오일 수 있거나, 또는 다른 모드에서 동작하는 동일한 라디오일 수 있다. 감시 모드는 EMI 펄스들을 더 정확하 게 평가한다. 만일 그것이 번개 사건(이벤트)일 양호한 기회를 가지는 이벤트를 검출한다면, 그 경우에만 "측정" 모드가 열린다. 이 모드에서, 완전(full) 처리 전력은 가능한 뇌격을 최상으로 가능한 정확도로 검출, 식별, 및 평가하는데 사용된다. 바람직한 실시예에서, 측정 모드는 가능한 검출 채널들 중의 2개 이상을 연다.Mobile devices capable of operating in at least two modes, each mode capable of some level of photodetection and ranging, are described in the art. These modes can use the same radio in different ways or use separate radios for various modes. This embodiment includes controllers 33 and 53 in each of FIGS. 3 and 5, which can keep the device in a low energy “triggering” mode as much as possible, only to launch more power consumption modes when triggered. To be. The controller selects the optimal radio for the semi-passive low energy consumption "triggering" mode: the radio simply responds to all EMI pulses that may be involved in lightning but do not undergo further processing. Instead, when triggered, it opens a "watch" mode that can consume more energy. This may be another radio or may be the same radio operating in different modes. The watchdog mode evaluates EMI pulses more accurately. If it detects an event that has a good chance of being a lightning event, then only the "measurement" mode is opened. In this mode, full processing power is used to detect, identify, and evaluate possible lightning strikes with the best possible accuracy. In a preferred embodiment, the measurement mode opens two or more of the possible detection channels.

모드 구조가 설명된 것보다 더 단순할 수 있거나 더 복잡할 수 있다는 점에 주의한다. 가장 단순한 가능한 모드에, 측정 모드를 직접 런칭하는 트리거링 모드(예컨대, RFID)가 있다. 더 복합한 시스템들에, 다중 트리거링&감시&측정 모드들이 있을 수 있다. Note that the mode structure may be simpler or more complex than described. In the simplest possible mode, there is a triggering mode (eg RFID) which directly launches the measurement mode. In more complex systems, there may be multiple triggering & monitoring & measurement modes.

번개 검출에서 사용하는 것이 가능한 라디오 수신기 조합들의 수는 비교적 많다. 아래는 가능한 조합들의 짧은 목록과 트리거 모드 및 검출 모드를 별도로 사용하는 것에 의해 전력이 어떻게 절약되는지의 평가이다.The number of radio receiver combinations that can be used in lightning detection is relatively large. Below is a short list of possible combinations and an evaluation of how power is saved by using the trigger mode and detection mode separately.

오디오 + Audio + AMAM /Of FMFM 사용 use

대부분의 현재 상용 번개 검출기들은 비교적 낮은 주파수들 즉 수백 Hz 내지 10-100 kHz까지의 가청 주파수에서 동작한다. 일부 상용 또는 연구조사 검출기들은 또한 AM 또는 FM 주파수들에서 동작한다. 양호하고 전력 효율적인 번개 검출기 구현예가 AM 및/또는 FM 수신기가 어떤 식으로든 존재하는 기기들에서 특히 오디오 및/또는 AM/FM 주파수들에서 수신기들을 동시에 이용하는 것은 매우 있음직해 보인다. 다중 주파수 대역들(서로로부터의 충분히 먼)에 대한 검출은 뇌격에 대해 거리에 관한 양호한 추정을 준다. 반면에, 만일 여러 개의 수신기가 동시에 활동적이라면 소비 전력은 물론 더 높다. 그러므로 트리거 및 측정 모드들을 분리했던 것은 유익하다. 다른 수신기들 및 부분들의 현재의 소비 및 감도에 따라 트리거링 수신기는 오디오, AM 또는 FM 수신기 중의 어느 것이 될 수 있다. 예를 들면, 가청 주파수 경로 위에 구현된 피크 검출기는 여러 개의 주파수들에 대해 더 정확한 검출을 하게 하도록 트리거일 수 있다.Most current commercial lightning detectors operate at relatively low frequencies, audible frequencies from hundreds of Hz to 10-100 kHz. Some commercial or research detectors also operate at AM or FM frequencies. It is very likely that a good and power efficient lightning detector implementation uses the receivers simultaneously, especially in audio and / or AM / FM frequencies, in equipment where the AM and / or FM receiver is in some way present. Detection of multiple frequency bands (far enough from each other) gives a good estimate of the distance to the lightning strike. On the other hand, power consumption is of course higher if several receivers are active at the same time. Therefore it is beneficial to have separate trigger and measurement modes. Depending on the current consumption and sensitivity of the other receivers and parts, the triggering receiver can be either an audio, AM or FM receiver. For example, a peak detector implemented over an audible frequency path may be a trigger to allow more accurate detection of multiple frequencies.

RFlD 사용: Use RFlD :

이전에 언급된 바와 같이, 변경된 RFID 판독기는 더 정확한 번개 검출 모드를 런칭하기 위한 트리거링 기기로서 사용될 수 있다. RFID 판독기 프론트 엔드는 예를 들면 주파수 선택적인(5-10 kHz) 피크 검출기를 추가하는 것에 의해 변경될 수 있다. 만일 일부 미리 정의된 피크 레벨이 트리거링 모드에서 초과되면, 측정 모드는 런칭될 것이다. 측정 모드는 예를 들면 오디오 및/또는 AM/FM 기반 검출 및 범위결정(ranging)의 사용을 포함할 수 있다.As mentioned previously, the modified RFID reader can be used as a triggering device to launch a more accurate lightning detection mode. The RFID reader front end can be modified, for example, by adding a frequency selective (5-10 kHz) peak detector. If some predefined peak level is exceeded in the triggering mode, the measurement mode will be launched. The measurement mode may include, for example, the use of audio and / or AM / FM based detection and ranging.

주파수 100 MHz 및 그 이상에서의 검출에 기반한 검출: Detection based on detection at frequency 100 MHz and above :

번개 관련 문헌에 따르면, 번개의 상과 유형에 따라, 상대적으로 높은 주파 수들에서 전자기 방출이 존재한다. 예를 들면, 구름-구름 번개는 GHz 주파수에서 신호를 방출한다. 부가적으로, 구름-땅 번개의 계단형 리더 상(stepped leader phase)은 높은 주파수들을 방출한다. 그래서, 더 높은 주파수에서의 방출의 검출은 측정 모드를 트리거할 수 있는 증가된 번개 확률을 위한 지시기(indicator)일 수 있다. 그러나. 도 9에서 묘사된 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, GHz 주파수들에서의 방출의 전력은 비교적 낮고 그러므로 트리거링 기기의 감도는 높아지게 된다.According to the lightning literature, there are electromagnetic emissions at relatively high frequencies, depending on the phase and type of lightning. For example, cloud-cloud lightning emits signals at the GHz frequency. In addition, the stepped leader phase of cloud-ground lightning emits high frequencies. Thus, the detection of emission at higher frequencies can be an indicator for increased lightning probability that can trigger the measurement mode. But. As can be seen from the graph depicted in FIG. 9, the power of the emission at GHz frequencies is relatively low and therefore the sensitivity of the triggering device becomes high.

인공 art EMCEMC 제거 remove

게다가, 이른바 인공 잡음 제거는 수신된 신호로부터 고정된 간격의 피크들을 발견하고 그것들을 필터링할 수 있는 소프트웨어 기능으로서 구현될 수 있다. 이것은 예를 들면 검출된 간격들의 기록을 유지하고 만일 약간의 특정 간격들이 일정하게 나타나거나 또는 어떤 기간 일정하게 포함하는지를 분석하는 것에 의한 구현들일 수 있다. 인공 잡음 동안 번개 검출은 스위치를 끄게 될 수 있다.In addition, so-called artificial noise cancellation can be implemented as a software function that can find and filter fixed interval peaks from the received signal. This may be implementations, for example, by keeping a record of detected intervals and analyzing if some specific intervals appear constant or which period includes constantly. Lightning detection can be switched off during artificial noise.

다른 보조 수신기들 사용Use other auxiliary receivers

위의 설명이 번개 검출에서 FM 라디오의 사용에 주로 관련되었지만, 또한 다른 주파수 범위들, 즉 3-밴드 수신기의 3개의 대역의 각각에 있는 수백 개의 채널, 블루투스 수신기 주파수들, 파일럿 톤 채널을 포함하는 FM 라디오, 와이-파이(Wi-Fi) 라디오 근거리 수신기, RFID 태그 판독기 및 심지어 RDS 수신기가 사용될 수 있다.Although the above description is mainly related to the use of FM radio in lightning detection, it also includes hundreds of channels in each of the three bands of the three-band receiver, Bluetooth receiver frequencies, pilot tone channel FM radio, Wi-Fi radio short range receivers, RFID tag readers and even RDS receivers can be used.

I/Q 가지들을 비대칭적으로 사용Use I / Q branches asymmetrically

수신 동안 신호가 동위상 및 직각위상 가지들을 갖는 복조기에서 전형적으로 디코딩된다. 이 가지들은 국소 발진기 신호의 제거 시의 에러들을 최소화하기 위해 전통적인 수신기들에서 가능한 한 대칭적으로 만들어진다. 예를 들면, 주파수와 이득은 양쪽 가지들에 대해 전통적으로 동일한 것이다. 그러나, 낙뢰의 전자기 시그너쳐에서 번개에는 어떤 위상 정보도 없고, 그래서 번개 검출은 단지 신호의 크기와 엔벨로프 형상을 기초로 하여 만들어질 수 있다. 그러므로 수신기의 I 및 Q 가지들을 별도로 사용하는 것이 가능하며, 즉 수신기는 번개 검출기가 신호의 다른 특성들을 검출하는 2개의 채널을 이용하도록 변경될 수 있다.During reception, the signal is typically decoded in a demodulator with in-phase and quadrature branches. These branches are made as symmetrically as possible in traditional receivers to minimize errors in the removal of the local oscillator signal. For example, frequency and gain are traditionally the same for both branches. However, lightning does not have any phase information in the lightning's electromagnetic signature, so lightning detection can only be made based on the magnitude and envelope shape of the signal. It is therefore possible to use the I and Q branches of the receiver separately, i.e. the receiver can be modified so that the lightning detector uses two channels to detect other characteristics of the signal.

I/Q 가지들에서 다른 Different in I / Q branches LOLO 주파수 사용 Frequency use

전형적인 이중 분기 I/Q 복조기가 하나의 모드에서 다른 주파수들에서 뇌격을 검출하는데 사용되도록 배치될 수 있는 반면 다른 정상 모드에서 특히 만일 배치구성이 이 정상적인 사용에 정밀한 가지 균형에 영향을 주지 않는다면 전형적으로 기능하도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 그리고 도 10에 의해 묘사된 바와 같이, 하나의 가지에 대한 국소 발진기 주파수는 디지털 수단을 사용하여, 예컨대, 국소 발진 신호를 조절하는 프로그램 가능 카운터(101)를 사용하여 변경될 수 있다. 이 방식의 I/Q 복조기의 동위상 및 직각위상 가지들을 사용하는 것은 다른 주파수들에서 동작하는 2개의 다른 라디오 수신기를 가지는 것과 등가이고 단순한 다중 수신기들을 구현하는데 매우 비용 효율적인 방식이다.A typical dual branch I / Q demodulator can be arranged to be used to detect lightning strikes at different frequencies in one mode, while in other normal modes typically, especially if the placement does not affect the precise branch balance for this normal use. Can be arranged to function. For example, and as depicted by FIG. 10, the local oscillator frequency for one branch can be changed using digital means, eg, using a programmable counter 101 to adjust the local oscillation signal. . Using the in-phase and quadrature branches of this type of I / Q demodulator is equivalent to having two different radio receivers operating at different frequencies and is a very cost effective way to implement simple multiple receivers.

I/Q 가지들에 다른 이득 사용Use different gains for I / Q branches

전형적인 이중 분기 I/Q 복조기는 하나의 모드에서는 다른 가지에서 다른 이득으로 동작하는 반면 다른 모드에서는 방송 수신을 위해 정상적으로 기능하도록 추가로 배치구성될 수 있다. 이것은 도 11에서 묘사되는데 거기서 제어 수단(111 및 112)은 동위상과 직각위상 가지들 각각에서 이득을 조절한다. 뇌격 신호들의 진폭들이 커다란 변동을 보이기 때문에, 이것은 낙뢰의 멀고 가까운 검출을 구현하는데 매우 효과적인 방식이고 이 방법은 또한 이전에 논의된 감시 모드에서의 트리거링을 위해 유익하게 사용될 수도 있다.A typical dual branch I / Q demodulator may be further arranged to function normally for different receptions in one mode while operating with different gains in different branches. This is depicted in FIG. 11 where control means 111 and 112 adjust the gain in each of the in-phase and quadrature branches. Since the amplitudes of the thunderstorm signals show great variation, this is a very effective way to implement far and near detection of lightning strikes and this method may also be advantageously used for triggering in the monitoring mode discussed previously.

기저대역 Baseband 모드에서In mode 하나의 가지 사용 Use of one branch

도 12는 하나의 가지가 어떠한 주파수 변환 없이 기저대역 모드에서 사용될 수 있고 도 9에 묘사된 그래프에 따르면 저 주파수 에너지에서, 특히 저 주파수들(91)에서 가치가 있는 낙뢰를 수신하기에 매우 효율적인 방법을 묘사한다. 적당한 더 긴 와이어 안테나(121), 예를 들면 헤드셋 와이어 안테나가 이 방식으로 유익하게 사용될 수 있다. 가지에 증폭, 필터링 및 데이터 변환(126) 수단의 사용은 그래서 매우 비용 효율적으로 사용될 수 있어 만일 스위치(124)가 프론트 엔드(122)로부터의 또는 직접 안테나로부터의 신호를 스위치(124)에 의해 증폭 및 필터링 경로로 전환되고 도 12의 아날로그-디지털 변환기(126)에 의해 변환되도록 배치구성된다면 유익하게 된다. 이 목적을 위해 사용될 때 증폭 및 필터링 경로를 위한 적당한 이득은 제어기(125)를 사용하여 선택될 수 있다.12 is a very efficient way to receive a lightning strike of value at low frequency energy, in particular at low frequencies 91, according to the graph depicted in FIG. 9, where one branch can be used in baseband mode without any frequency conversion. Depicts. Suitable longer wire antennas 121, for example headset wire antennas, can advantageously be used in this manner. The use of amplification, filtering and data conversion 126 means on the branches can thus be used very cost-effectively if switch 124 amplifies the signal from front end 122 or directly from the antenna by switch 124. And arranged to be switched to the filtering path and converted by the analog-to-digital converter 126 of FIG. When used for this purpose, a suitable gain for the amplification and filtering path can be selected using the controller 125.

이 기술분야의 통상이 지식을 가진 자에게는 발명의 다른 실시예들이 위에 기술된 예에 제한되지 않고 그 실시예들이 동봉된 청구항들의 범위 내에서 변할 수 있다는 것이 명백하다.It will be apparent to one of ordinary skill in the art that other embodiments of the invention are not limited to the examples described above and that the embodiments may vary within the scope of the enclosed claims.

Claims (55)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 통신 주파수 대역 신호를 수신하도록 구성되고 광대역 간섭 버스트를 검출함에 응답하여 트리거링 모드를 제공하도록 구성된 통신 라디오 수신기;A communication radio receiver configured to receive a communication frequency band signal and configured to provide a triggering mode in response to detecting a broadband interference burst; 주파수 변조된 주파수 대역 신호를 수신하도록 구성된 주파수 변조 라디오 수신기; 및A frequency modulated radio receiver configured to receive a frequency modulated frequency band signal; And 프로세서를 포함하는, 장치로서,An apparatus comprising a processor, comprising: 상기 프로세서는,The processor comprising: 상기 트리거링 모드에 응답하여, 상기 주파수 변조 라디오 수신기의 리미터 스테이지를 바이패스시켜서 결과적인 신호를 제공하는 것;In response to the triggering mode, bypassing the limiter stage of the frequency modulated radio receiver to provide a resulting signal; 상기 결과적인 신호를, 진폭 변조 복조를 사용하여, 복조하는 것; 그리고Demodulating the resulting signal using amplitude modulation demodulation; And 상기 복조된 결과적인 신호에 기반하여, 번개로부터 비롯된 간섭을 검출하는 것을 수행함으로써,Based on the demodulated resultant signal, by detecting interference resulting from lightning, 상기 장치가 번개로부터 비롯된 간섭을 검출하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.Wherein the device is configured to detect interference resulting from lightning. 제35항에 있어서, 병렬로 배치된 주파수 변조 복조기 및 번개 검출 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.36. The apparatus of claim 35, further comprising a frequency modulation demodulator and a lightning detection block arranged in parallel. 제36항에 있어서, 상기 번개 검출 블록은 주파수 변조 라디오 수신기에서 하향변환 믹서 뒤와 상기 리미터 스테이지 앞에 위치하는 것을 특징으로 하는, 장치.37. The apparatus of claim 36, wherein the lightning detection block is located after the downconversion mixer and before the limiter stage in a frequency modulated radio receiver. 제35항에 있어서, 상기 장치는 상기 주파수 변조 라디오 수신기에서 하향믹서 뒤에 중간 출력을 가지며, 상기 프로세서는, 상기 장치로 하여금 번개 검출을 위해 비어 있는 주파수 변조 채널을 사용하는 것을 수행하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.36. The apparatus of claim 35, wherein the apparatus has an intermediate output behind a downmixer in the frequency modulated radio receiver and the processor is configured to cause the apparatus to perform the use of an empty frequency modulated channel for lightning detection. Characterized in that the device. 제35항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 장치로 하여금 번개 검출과 동시에 주파수 변조 라디오 신호들을 수신하는 것을 수행하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.36. The apparatus of claim 35, wherein the processor is configured to cause the apparatus to perform receiving frequency modulated radio signals simultaneously with lightning detection. 제35항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 장치로 하여금 번개 검출시 주파수 변조 라디오 수신기의 자동 이득 제어 스테이지를 사용하는 것을 수행하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.36. The apparatus of claim 35, wherein the processor is configured to cause the apparatus to perform the use of an automatic gain control stage of a frequency modulated radio receiver upon lightning detection. 제35항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 장치로 하여금 상기 트리거링 모드를 제공하기 위하여 상기 통신 라디오 수신기의 동위상 및 직각위상 가지를 사용하는 것을 수행하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.36. The apparatus of claim 35, wherein the processor is configured to cause the apparatus to perform use of in-phase and quadrature branches of the telecommunications radio receiver to provide the triggering mode. 제41항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 장치로 하여금 동위상 및 직각위상 가지에서 다른 국부 발진기 주파수들을 사용하는 것을 수행하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.42. The apparatus of claim 41, wherein the processor is configured to cause the apparatus to perform the use of different local oscillator frequencies in in-phase and quadrature branches. 제41항에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 장치로 하여금 동위상 및 직각위상 가지에서 다른 가지 이득들을 사용하는 것을 수행하게 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.42. The apparatus of claim 41, wherein the processor is configured to cause the apparatus to perform using different branch gains in in-phase and quadrature branches. 제35항에 있어서, 통신 라디오 수신기는 라디오 주파수 식별 태그를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.36. The apparatus of claim 35, wherein the communication radio receiver comprises a radio frequency identification tag. 통신 라디오 수신기 및 주파수 변조 라디오 수신기를 포함하는 장치에서 번개를 검출하는 방법으로서,A method of detecting lightning in a device comprising a communications radio receiver and a frequency modulated radio receiver, the method comprising: 상기 통신 라디오 수신기를 사용하여 통신 주파수 대역 신호를 수신하는 단계;Receiving a communication frequency band signal using the communication radio receiver; 상기 통신 라디오 수신기에 의해 광대역 간섭 버스트를 검출함에 응답하여 트리거링 모드를 제공하는 단계;Providing a triggering mode in response to detecting a wideband interference burst by the communications radio receiver; 상기 주파수 변조 라디오 수신기를 사용하여 주파수 변조된 주파수 대역 신호를 수신하는 단계;Receiving a frequency modulated frequency band signal using the frequency modulated radio receiver; 상기 트리거링 모드에 응답하여, 상기 주파수 변조 라디오 수신기의 리미터 스테이지를 바이패스시켜서 결과적인 신호를 제공하는 단계;In response to the triggering mode, bypassing the limiter stage of the frequency modulated radio receiver to provide a resulting signal; 상기 결과적인 신호를, 진폭 변조 복조를 사용하여, 복조하는 단계; 및Demodulating the resulting signal using amplitude modulation demodulation; And 상기 복조된 결과적인 신호에 기반하여, 번개로부터 비롯된 간섭을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.Based on the demodulated resultant signal, detecting interference resulting from lightning. 제45항에 있어서, 주파수 변조 복조기 및 번개 검출 블록을 병렬로 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.46. The method of claim 45, comprising placing the frequency modulation demodulator and the lightning detection block in parallel. 제46항에 있어서, 상기 번개 검출 블록은 주파수 변조 라디오 수신기에서 하향변환 믹서 뒤와 상기 리미터 스테이지 앞에 위치하는 것을 특징으로 하는, 방법.47. The method of claim 46, wherein the lightning detection block is located after the downconversion mixer and before the limiter stage in a frequency modulated radio receiver. 제45항에 있어서, 상기 주파수 변조 라디오 수신기에서 하향믹서 뒤에 중간 출력을 정의하는 단계; 및46. The method of claim 45, further comprising: defining an intermediate output behind a downmixer in the frequency modulated radio receiver; And 번개 검출을 위해 비어 있는 주파수 변조 채널을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.Using an empty frequency modulation channel for lightning detection. 제45항에 있어서, 번개 검출과 동시에 주파수 변조 라디오 신호들을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.46. The method of claim 45, comprising receiving frequency modulated radio signals simultaneously with lightning detection. 제45항에 있어서, 번개 검출시 주파수 변조 라디오 수신기의 자동 이득 제어 스테이지를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.46. The method of claim 45, comprising using an automatic gain control stage of a frequency modulated radio receiver upon lightning detection. 제45항에 있어서, 상기 트리거링 모드를 제공하기 위하여 상기 통신 라디오 수신기에서 동위상 및 직각위상 가지를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.46. The method of claim 45, comprising using in-phase and quadrature branches in the communication radio receiver to provide the triggering mode. 제51항에 있어서, 동위상 및 직각위상 가지에서 다른 국부 발진기 주파수들을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.52. The method of claim 51, comprising using different local oscillator frequencies in in-phase and quadrature branches. 제51항에 있어서, 동위상 및 직각위상 가지에서 다른 가지 이득들을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.52. The method of claim 51, comprising using other branch gains in in-phase and quadrature branches. 제45항에 있어서, 통신 라디오 수신기는 라디오 주파수 식별 태그를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.46. The method of claim 45, wherein the communication radio receiver comprises a radio frequency identification tag. 제51항에 있어서, 상기 주파수 변조 라디오 수신기가 주파수 변조 라디오 신호들을 수신하고 있는 동안 상기 동위상 및 직각위상 가지를 사용하여 뇌격들을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.53. The method of claim 51, comprising detecting lightning strikes using the in-phase and quadrature branches while the frequency modulated radio receiver is receiving frequency modulated radio signals.
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