KR101123336B1 - 광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템 - Google Patents

광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101123336B1
KR101123336B1 KR1020100139214A KR20100139214A KR101123336B1 KR 101123336 B1 KR101123336 B1 KR 101123336B1 KR 1020100139214 A KR1020100139214 A KR 1020100139214A KR 20100139214 A KR20100139214 A KR 20100139214A KR 101123336 B1 KR101123336 B1 KR 101123336B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
optical
component
magnitude
unit
Prior art date
Application number
KR1020100139214A
Other languages
English (en)
Inventor
김동철
Original Assignee
주식회사 스마트비전
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 스마트비전 filed Critical 주식회사 스마트비전
Priority to KR1020100139214A priority Critical patent/KR101123336B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101123336B1 publication Critical patent/KR101123336B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/22—Adaptations for optical transmission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • G01N2201/06113—Coherent sources; lasers
    • G01N2201/0612—Laser diodes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함한 감지 신호 생성 시스템은, 서로 다른 주파수 성분을 갖는 광 신호들을 결합하여 목적 주파수 성분을 갖는 광 신호를 생성하는 광 신호 생성부; 상기 생성된 광 신호의 전송을 위한 광 전송 경로; 상기 광 전송 경로를 통해 광 신호를 입력 받고, 상기 입력된 광 신호를 직류 성분과 교류 성분을 갖는 전기 신호로 변환하는 광 검출부; 및 상기 직류 성분에 적응적으로 상기 교류 성분의 크기를 조절함으로써 상기 교류 성분을 일정 크기를 유지하며 출력하는 가변 증폭부를 포함함으로써, 광학 기반의 감지 센서의 안정적이면서도 효율적인 동작을 위한 감지 신호를 생성할 수 있다.

Description

광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템{Optical-Based Signal Generator and Sensing Signal Generating System having the same}
본 발명은 감지 센서에 관한 것으로, 특히, 광 신호를 이용한 감지 센서에 관한 것이다.
오늘날에는 레이저 기타 광 신호를 이용한 센서가 여러 방면에서 사용되고 있다. 이러한 센서가 대상 인식 센서, 침입 감지 센서 등 다양한 형태로 구현되고 있는 실정이다.
이와 같은 센서의 정밀한 동작을 구현함에 있어서 주로 레이저를 이용하지만 레이저가 아니어도 그와 유사한 효과를 달성할 수 있으면서 라이센스 없이 사용 가능한 60GHz 대역의 밀리미터파 신호를 사용하여 사업성까지도 우수한 광 신호를 이용한 감지 센서 동작이 가능하다면 그와 같은 구현이 강하게 요청될 것이다. 나아가, 그와 같은 광 신호에 따른 전기신호가 무선 송수신될 때의 그 무선 송수신 상태의 신호인 '감지 신호'를 송수신하여 동작하는 감지 센서들이 보다 안정적으로 동작하도록 하는 방안도 절실히 요구되고 있다.
본 발명의 적어도 일 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 광학 기반의 감지 센서의 안정적이면서도 효율적인 동작을 위한 감지 신호를 생성하기 위한 생성 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 적어도 다른 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 광학 기반의 감지 센서의 안정적이면서도 효율적인 동작을 위한 감지 신호를 생성하기 위한 광학 기반의 감지 신호 생성 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 감지 신호 생성 장치는 서로 다른 주파수 성분을 갖는 광 신호들을 결합하여 목적 주파수 성분을 갖는 광 신호를 생성하는 광 신호 생성부; 상기 생성된 광 신호의 전송을 위한 광 전송 경로; 상기 광 전송 경로를 통해 광 신호를 입력 받고, 상기 입력된 광 신호를 직류 성분과 교류 성분을 갖는 전기 신호로 변환하는 광 검출부; 및 상기 직류 성분에 적응적으로 상기 교류 성분의 크기를 조절함으로써 상기 교류 성분을 일정 크기를 유지하며 출력하는 가변 증폭부를 포함한다.
여기서, 상기 광 신호 생성부는 제1 주파수 성분을 갖는 제1 광 신호를 생성하는 제1 광원; 제2 주파수 성분을 갖는 제2 광 신호를 생성하는 제2 광원; 및 상기 제1 광 신호와 제2 광 신호를 결합하여 목적 주파수 성분의 광 신호를 생성하는 광 결합부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가변 증폭부는 상기 변환된 전기 신호를 상기 직류 성분을 갖는 직류 신호와 상기 교류 성분을 갖는 교류 신호로 분할하는 전기신호 분할부; 상기 직류 신호의 크기를 고려하여 상기 교류 신호의 증폭비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 증폭비 조절부; 및 상기 분할된 교류 신호의 크기를 상기 제어 신호에 따라 가변적으로 조절하는 교류신호 가변 증폭부를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 증폭비 조절부는 상기 직류 신호를 일정 비율로 분할하는 직류신호 분할부; 상기 직류신호 분할부에 의해 분할된 일부를 고려하여 상기 교류 신호의 크기를 일정 크기 이상의 비율로 조절하기 위한 상기 제어 신호의 속성인 제1속성을 결정하는 주신호원 조절부; 상기 직류신호 분할부에 의해 분할된 다른 일부 및 상기 다른 일부에 포함된 잡음 모두를 일정 비율 이상 증폭하는 저잡음 증폭부; 상기 증폭된 잡음의 크기 변화를 고려하여 상기 교류 신호의 크기를 일정 크기 미만의 비율로 조절하기 위한 상기 제어 신호의 속성인 제2속성을 결정하는 크기잡음 조절부; 및 상기 제1속성 및 상기 제2속성을 고려하여 상기 제어 신호를 생성하는 조절신호 결합부를 포함할 수 있다. 이 때 상기 감지 신호 생성 장치는 상기 직류 신호에 대응된 상기 교류 신호를 상기 직류 신호가 상기 증폭비 조절부에 입력된 시점부터 상기 조절신호 결합부에 의해 상기 제어 신호가 생성되는 시점까지의 시간 동안 지연시키는 신호 지연부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가변 증폭부는 상기 변환된 전기 신호를 미리 결정된 비율에 따라 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호로 분할하는 일정비율 분할부; 제곱 검파 방식을 이용하여 상기 제1 전기 신호로부터 상기 직류 성분을 갖는 직류 신호를 획득하는 직류신호 획득부; 상기 획득된 직류 신호의 크기를 고려하여 교류 신호의 증폭비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 증폭비 조절부; 및 상기 제2 전기 신호에 포함된 교류 성분의 크기를 상기 제어 신호에 따라 가변적으로 조절하는 교류신호 가변 증폭부를 포함할 수 있다.
상기 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 광학 기반의 감지 신호 생성 시스템은, 서로 다른 주파수 성분을 갖는 광 신호들을 결합하여 목적 주파수 성분의 광 신호를 생성하는 광 신호 생성부; 상기 생성된 광 신호의 전송을 위한 광 전송 경로; 상기 광 전송 경로를 통해 광 신호를 입력 받고, 상기 입력된 광 신호를 직류 성분과 교류 성분을 갖는 전기 신호로 변환하는 광 검출부; 상기 직류 성분에 적응적으로 상기 교류 성분의 크기를 조절함으로써 상기 교류 성분을 일정 크기를 유지하며 출력하는 가변 증폭부; 및 상기 가변 증폭부로부터 입력된 전기 신호를 상황 감지를 위하여 전파로 변환시켜 방사하고 외부로부터의 전파를 수신하는 상황감지 안테나를 포함한다.
여기서, 상기 목적 주파수 성분을 갖는 광 신호는 57GHz 내지 64GHz 대역의 밀리미터파 대역의 광 신호일 수 있다.
여기서, 상기 광 신호 생성부는 제1 주파수 성분을 갖는 제1 광 신호를 생성하는 제1 광원; 제2 주파수 성분을 갖는 제2 광 신호를 생성하는 제2 광원; 및 상기 제1 광 신호 및 제2 광신호를 결합하여 목적 주파수 성분의 광 신호를 생성하는 광 결합부를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 광 결합부는 2:1광 신호 결합기일 수 있다.
여기서, 상기 가변 증폭부는 상기 변환된 전기 신호를 상기 직류 성분을 갖는 직류 신호와 상기 교류 성분을 갖는 교류 신호로 분할하는 전기신호 분할부; 상기 직류 신호의 크기를 고려하여 상기 교류 신호의 증폭비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 증폭비 조절부; 및 상기 분할된 교류 신호의 크기를 상기 제어 신호에 따라 가변적으로 조절하는 교류신호 가변 증폭부를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 증폭비 조절부는 상기 직류 신호를 일정 비율로 분할하는 직류신호 분할부; 상기 직류신호 분할부에 의해 분할된 일부를 고려하여 상기 교류 신호의 크기를 일정 크기 이상의 비율로 조절하기 위한 상기 제어 신호의 속성인 제1속성을 결정하는 주신호원 조절부; 상기 직류신호 분할부에 의해 분할된 다른 일부 및 상기 다른 일부에 포함된 잡음 모두를 일정 비율 이상 증폭하는 저잡음 증폭부; 상기 증폭된 잡음의 크기 변화를 고려하여 상기 교류 신호의 크기를 일정 크기 미만의 비율로 조절하기 위한 상기 제어 신호의 속성인 제2속성을 결정하는 크기잡음 조절부; 및 상기 제1속성 및 상기 제2속성을 고려하여 상기 제어 신호를 생성하는 조절신호 결합부를 포함할 수 있다. 이 때 상기 광학 기반의 감지 신호 생성 시스템은 상기 직류 신호에 대응된 상기 교류 신호를 상기 직류 신호가 상기 증폭비 조절부에 입력된 시점부터 상기 조절신호 결합부에 의해 상기 제어 신호가 생성되는 시점까지의 시간 동안 지연시키는 신호 지연부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가변 증폭부는 상기 변환된 전기 신호를 미리 결정된 비율에 따라 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호로 분할하는 일정비율 분할부; 제곱 검파 방식을 이용하여 상기 제1 전기 신호로부터 상기 직류 성분을 갖는 직류 신호를 획득하는 직류신호 획득부; 상기 획득된 직류 신호의 크기를 고려하여 교류 신호의 증폭비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 증폭비 조절부; 및 상기 제2 전기 신호에 포함된 교류 성분의 크기를 상기 제어 신호에 따라 가변적으로 조절하는 교류신호 가변 증폭부를 포함할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함한 감지 신호 생성 시스템은, 서로 다른 주파수 성분을 갖는 광 신호들을 결합하여 목적 주파수 성분을 갖는 광 신호를 생성하는 광 신호 생성부; 상기 생성된 광 신호의 전송을 위한 광 전송 경로; 상기 광 전송 경로를 통해 광 신호를 입력 받고, 상기 입력된 광 신호를 직류 성분과 교류 성분을 갖는 전기 신호로 변환하는 광 검출부; 및 상기 직류 성분에 적응적으로 상기 교류 성분의 크기를 조절함으로써 상기 교류 성분을 일정 크기를 유지하며 출력하는 가변 증폭부를 포함함으로써, 광학 기반의 감지 센서의 안정적이면서도 효율적인 동작을 위한 감지 신호를 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함한 감지 신호 생성 시스템의 블록도이다.
도 2a와 도 2b는 증폭비 조절부의 동작의 일 례를 설명하기 위한 세부 블록도들이다.
도 3은 도 1에 도시된 증폭비 조절부의 동작의 다른 례를 설명하기 위한 세부 블록도이다.
도 4a와 도 4b는 도 1에 도시된 안테나의 동작의 일 례를 설명하기 위한 블록도들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함한 감지 신호 생성 시스템의 블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 그 첨부 도면을 설명하는 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함한 감지 신호 생성 시스템의 블록도이고, 도 2a 및 도 2b는 증폭비 조절부의 동작의 일 례를 설명하기 위한 세부 블록도들이다.
극초단파 대역 특히 60GHz 대역의 밀리미터파 신호의 경우 라이센스 없이 사용할 수 있는 신호이다. 60GHz 대역의 신호는 직진성이 매우 크고, 공기 중 신호 손실이 큰 특징이 있다. 이러한 특성을 활용할 경우, 레이저 또는 광 신호를 이용한 대상 인식 센서, 침입 감지 센서 등의 구현이 가능하다. 신호의 직진성은 위치, 대상의 감지 성능을 획득하는 것을 유리하게 하고, 신호 손실이 크다는 것은 주변에 간섭을 일으키지 않고 원하는 영역 안에서만 동작하는 센서의 구현을 가능하게 한다. 이하에서는 이러한 60GHz 대역의 신호를 광학적 방식으로 생성하고 생성된 그 신호를 건물 등에 내재된 광 섬유를 통해 센서 동작이 필요한 곳에 전송하고, 신호 전송 중 발생할 수 있는 신호의 크기 변화 또는 손실을 보정하기 위한 구체적인 방안을 개시한다.
도 1에 도시된 감지 신호 생성 시스템은 제1 광원(112), 제2 광원(114), 2:1 신호 결합기(116)를 포함하는 광 신호 생성부(100), 광 전송 경로(118), 광 검출부(120), 전기신호 분할부(130), 증폭비 조절부(140), 교류신호가변증폭부(150), 안테나(160), 안테나(170), 검침기(180)를 포함한다.
광 신호 생성부(110)는 서로 다른 주파수 성분을 갖는 광 신호들을 결합하여 목적 주파수 성분을 갖는 광 신호를 생성한다. 이를 위해 광 신호 생성부(110)는 제1 주파수 성분을 갖는 제1 광 신호를 생성하는 제1 광원(112), 제2 주파수 성분을 갖는 제2 광 신호를 생성하는 제2 광원(114) 및 제1 광 신호와 제2 광신호를 결합하여 목적 주파수 성분의 광 신호를 생성하는 2:1 신호 결합부(116)를 포함할 수 있다. 2:1 신호 결합부(116)는 제1 광원(112)에서 생성하는 제1 광 신호와 제2 광원(114)에서 생성하는 제2 광 신호를 더하며, 따라서, 본 명세서에서 '목적 주파수 성분' 즉, '2:1 신호 결합부(116)에서 출력하는 광 신호의 주파수 성분'이란 단 하나의 주파수값만을 의미하는 것이 아니라 제1 광 신호의 주파수값 및 제2 광 신호의 주파수값 모두를 의미함은 물론이다. 목적 주파수 성분은 감지 신호의 주파수가 60 GHz가 되도록 하기 위한 주파수 성분임이 바람직한데, 다만, 본 명세서에서 60GHz가 언급된 부분은 반드시 60GHz라는 수치로만 한정해야 설명될 수 있는 것은 아니며 해당 부분은 단지 설명의 편의상 60GHz에 한정해서 언급하는 것이다. 이처럼 본 명세서에서 60GHz 대역이라는 표현은 설명의 편의를 위한 표현으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 예컨대 특히 57 내지 64GHz 대역의 신호를 의미할 수 있다. 부언하건대, 57 내지 64GHz 대역은 라이센스 없이 사용 가능하도록 국내에서 허가된 주파수 대역이다.
본 실시예에서 광 신호 생성부(110)는 광 헤테로다인 방식을 이용하여 원하는 광 신호를 생성하는 것이 바람직하다. 60GHz 대역의 신호를 단순 광 크기 변조에 의해 전송할 경우, 색 분산에 의해 거리에 따른 신호의 크기가 변동되어 이를 예측하기 힘들다. 또한, 플라스틱 광섬유 또는 다중모드 광섬유 등 일반 건물에 주로 설치된 광섬유 내에서는 색분산의 영향이 더욱 커지기 때문에, 신호의 크기를 예측하고 안정적인 신호를 생성하는 것이 용이하지 않다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 광 헤테로다인 방식으로 목적 주파수 대역의 신호를 생성한다. 다만, 본 발명의 경우 목적 주파수 대역의 신호를 데이터 전송이 아닌 감지 센서를 목적으로 사용한다. 따라서 데이터 전송을 위해 위상잡음(Phase Noise)을 줄이기 위한 장치, 즉, 일반적으로 광 헤테로다인 신호 생성 방법에서 사용하는 광원들간의 코히어런스(Coherence)를 갖도록 하기 위한 장치는 본 발명에서 필요 없다. 본 발명은 원하는 주파수 대역의 신호, 즉 60 GHz 대역의 신호 간격만큼 파장이 다른 두 광원과 이 광 신호를 결합하기 위한 광 결합기, 특히 2:1 신호 결합부(116)를 이용하여 광 헤테로다인 신호를 생성하는 것에 일 특징이 있다.
광 전송 경로(118)는 생성된 광 신호의 전송을 위한 경로를 제공한다. 광 전송 경로(118)는 광 섬유를 이용하여 구현하는 것이 바람직하다.
본 실시예의 광 신호 생성부(110)에서 생성되는 광 신호, 특히 광 헤테로다인 신호는 광섬유를 통해 건물 내에 원하는 곳으로 전송된다. 여기서 광섬유는 플라스틱 광 섬유, 다중 모드 광 섬유, 단일 모드 광 섬유 등 종류에 무방하다. 광 헤테로다인 신호를 센싱에 활용할 경우, 광 섬유 전송에 따른 위상잡음 변동을 고려하지 않더라도 센서로서의 동작 성능에 영향이 없으므로, 기존의 데이터 전송용 광 헤테로다인 전송 방식에서 발생하는 문제를 고려하지 않아도 된다.
광 검출부(120)는 광 전송 경로(118)를 통해 광신호를 입력 받고, 입력된 광 신호를 직류 성분과 교류 성분을 갖는 전기 신호로 변환한다. 광섬유를 통해 전송되는 광 헤테로다인 신호는 광 검출부(120)에 의해 60 GHz 대역의 전기적 신호로 변환된다.
광 신호로부터 전기적 신호로의 변환은 광 검출기의 제곱 검파(square law detection) 특성을 이용한 것으로서, 다음의 수학식 1로 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112010087737221-pat00001
수학식 1에서, E1, E2은 광원, 즉 레이저에서 방사되는 에너지를 의미한다. 두 광원의 주파수는 w1, w2이고, 그 차이인 (w1-w2)는 원하는 60 GHz 대역이 된다. 각 광원의 위상은 θ, φ로 나타내었다. P는 광검출기에 의해 두 광원이 검출될 경우 제곱검파 특성에 의해 나타나게 될 전기신호를 의미한다. 수학식 1에 따라, 광 신호의 전기적 변환을 통해 60 GHz 대역의 신호의 교류 성분과 직류 성분이 동시에 생성됨을 알 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 위상잡음 제거 방법을 사용하지 않기 때문에 θ-φ에 의한 위상 잡음이 남게 됨도 알 수 있다.
가변 증폭부는 그 전기 신호에 포함된 직류 성분을 고려하여 교류 성분의 크기를 가변적으로 조절시킨다. 구체적으로 가변 증폭부는 직류 성분에 적응적으로 교류 성분의 크기를 조절함으로써 그 교류 성분을 일정 크기를 유지하며 출력한다.
도 1에 도시된 바에서 가변 증폭부는 전기신호 분할부(130), 증폭비 조절부(140), 및 교류신호 가변 증폭부(150)를 포함한다.
전기신호 분할부(130)는 광 검출부(120)에 의해 변환된 전기 신호를 직류 성분을 갖는 직류 신호 및 교류 성분을 갖는 교류 신호로 분할한다. 또한 증폭비 조절부(140)는 그 직류 신호의 크기를 고려하여 그 교류 신호의 증폭비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 교류신호 가변 증폭부(150)는 전기신호 분할부(130)에 의해 분할된 교류 신호의 크기를 제어 신호에 따라 가변적으로 조절한다. 이하 전기신호 분할부(130) 내지 교류신호 가변 증폭부(150)의 동작을 보다 구체적으로 설명한다.
전기신호 분할부(130)는 교류 신호인 60GHz 신호와, 직류 신호를 결합 또는 분배하기 위한 소자로서, 예컨대 60GHz 바이어스 티(T)를 사용하여 구현될 수 있다. 이하, 60GHz 바이어스 티(T)는 전기신호 분할부(130)의 일 구현례이다.
센서의 동작을 위해서는 광 검출부(120)에 의해 생성된 60GHz 대역의 신호의 크기를 일정하게 조절하는 것이 중요하다. 광섬유를 통한 광 신호 전송은 필연적으로 신호의 손실이 발생하며, 광섬유 전송 거리와 광섬유의 종류에 주로 영향을 받는다. 그런데, 건물 내, 특히 고층 건물은 광섬유가 복잡하게 배치되어 있기 때문에, 광섬유의 전송 거리를 정확히 알 수 없다. 또한, 플라스틱 광섬유와 같이 광 섬유의 휨 등 물리적 환경 변경에 따른 신호의 손실, 변동이 큰 경우는 이를 예측하기가 더 힘들기 때문에, 이러한 광섬유가 배치된 건물 내에서는 단순히 60GHz 신호를 생성했다는 것만으로 원활한 센서 동작을 기대할 수는 없다.
물론 60 GHz 대역의 신호 크기를 측정하고, 그 전기적 신호의 크기를 보정하는 장치를 단순히 삽입하도록 구성할 수도 있다. 그러나, 이 경우 60 GHz 대역의 동작을 요하므로 구현의 어려움과 비용 부담의 문제가 있다. 본 발명은 광 헤테로다인 방식을 통해 생성된 60 GHz 대역의 전기적 신호의 일부 성분, 즉, 직류 성분(직류 전류)의 크기에 따라 교류신호 가변 증폭부(150)의 출력을 적응적으로 조절한다는 것에 주된 특징이 있다.
증폭비 조절부(140)는 전기신호 분할부(130)에 의해 분기된 직류 신호의 크기를 고려하여 전기신호 분할부(130)에 의해 분기된 교류 신호(예컨대 60GHz 대역의 교류 신호)의 증폭비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 교류신호 가변 증폭부(150)는 입력되는 제어 신호에 따라 그 교류 신호의 크기를 일정하게 유지하여 출력한다.
본 발명은 증폭비 조절부(140)를 두어 교류신호 가변 증폭부(150)의 동작을 조절함으로써 간단하게 60 GHz 신호의 크기를 일정하게 유지함에 일 특징이 있다. 수학식 1에서도 볼 수 있듯이 광 신호의 크기는 교류 신호(예컨대 60GHz신호)뿐만 아니라 직류 신호의 크기에도 동시에 영향을 미치는데 본 발명은 이를 이용하여 센싱을 위한 (감지)신호를 생성하는 것에 주된 특징이 있다. 예를 들어, 교류신호 가변 증폭부(150)는 생성된 직류 전류의 크기에 따라, 교류신호 가변 증폭부(150)에 입력된 전류의 크기를 조절하여 출력하거나(도 2a 참조), 교류신호 가변 증폭부(150)의 후단에 그 직류 전류를 고려하여 교류신호 가변 증폭부(150)의 출력을 조절 가능한 신호 감쇠부(155)를 부가적으로 마련함으로써, 생성된 60 GHz 대역의 신호의 크기를 일정하게 유지할 수 있다(도 2b 참조).
안테나(160)는 교류신호 가변 증폭부(150)가 출력하는 교류 신호 즉, 생성된 60 GHz 센서용 신호, 다시 말해, 감지 신호를 무선전송한다. 안테나(160)가 위치한 감지 센서 이외의 또 다른 감지 센서의 안테나(170)는 안테나(160)로부터 감지 신호를 수신하여 검침함으로써 대상을 감지할 수 있다.
본 명세서에서 감지 신호 생성 장치는 감지 신호 생성 시스템에서 안테나(예컨대, 안테나(160), 안테나(170))를 제외한 나머지를 의미한다.
도 3은 도 1에 도시된 증폭비 조절부의 동작의 다른 례를 설명하기 위한 세부 블록도이다. 도 3에 도시된 바에서, 광 검출부(120), 전기신호 분할부(130), 교류신호 가변 증폭부(150), 안테나(160)는 도 1에 도시된 광 검출부(120), 전기신호 분할부(130), 교류신호 가변 증폭부(150), 안테나(160)와 동일하다.
도 3에 도시된 바와 같이 증폭비 조절부(140)는 직류신호 분할부(141), 주신호원 조절부(142), 저잡음 증폭부(143), 크기 잡음 조절부(144), 조절 신호 결합부(145)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 직류신호 분할부(141)는 전기신호 분할부(130)에 의해 분할된 직류 신호를 일정 비율로 분할한다.
주신호원 조절부(142)는 직류신호 분할부(141)에 의해 분할된 일부를 고려하여, 전기신호 분할부(130)에 의해 분할된 교류 신호의 크기를 일정 크기 이상의 비율로 조절하기 위한 제어 신호의 속성인 제1속성을 결정한다.
저잡음 증폭부(143)는 직류신호 분할부(141)에 의해 분할된 다른 일부 및 그 다른 일부에 포함된 잡음 모두를 일정 비율 이상 증폭한다.
크기잡음 조절부(144)는 그 증폭된 잡음의 크기 변화를 고려하여, 전기신호 분할부(130)에 의해 분할된 교류 신호의 크기를 일정 크기 미만의 비율로 조절하기 위한 제어 신호의 속성인 제2속성을 결정한다. 결국 제2 속성은 그 교류 신호의 크기를 미세 조정하기 위한 값이다.
조절신호 결합부(145)는 제1속성 및 제2속성을 고려하여, 제어 신호를 생성한다.
한편, 증폭비 조절부(140)가 도 3에서와 같이 구현될 경우 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 감지 신호 생성 장치는 신호 지연부(135)를 포함한다. 여기서, 신호 지연부(135)는 직류 신호에 대응된 교류 신호를 '그 직류 신호가 증폭비 조절부(140)에 입력된 시점부터 그 직류 신호에 상응하여 조절신호 결합부(145)에 의해 제어 신호가 생성되는 시점'까지의 시간동안 지연시키며 교류신호 가변 증폭부(150)에 전달한다.
도 4a와 도 4b는 도 1에 도시된 안테나의 동작의 일 례를 설명하기 위한 블록도들이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바에서, 전기신호 분할부(130), 증폭비 조절부(140), 교류신호 가변 증폭부(150), 안테나(160), 안테나(170), 검침기(180)는 도 1에 도시된 전기신호 분할부(130), 증폭비 조절부(140), 교류신호가변 증폭부(150), 안테나(160), 안테나(170), 검침기(180)와 동일하다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 안테나는 서로 다른 두 개의 안테나로 구현될 수도 있고(도 4a의 안테나(160), 안테나(170)), 반사된 신호를 감지하기 위해 같은 안테나 한 개로 구현될 수도 있다(도 4b의 안테나(194)). 도 4b의 서큘레이터(192)는 교류신호가변 증폭부(150)로부터 들어온 신호는 안테나(194)로만 전송하고, 안테나(194)로 들어온 신호는 검침기(196)로만 보내는 역할을 하는 RF 소자를 의미한다. 한편 검침기(196)의 기능 자체는 도 1에 도시된 검침기(180)의 기능과 동일하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함한 감지 신호 생성 시스템의 블록도로서, 광 신호 생성부(110), 광 검출부(120), 일정비율 분할부(122), 직류신호 획득부(124), 증폭비 조절부(140), 교류신호 가변 증폭부(150), 안테나(160), 안테나(170), 검침기(180)를 포함한다. 도 5에 도시된 광 신호 생성부(110), 광 검출부(120), 안테나(160), 안테나(170), 검침기(180)의 기능은 도 1에서의 광 신호 생성부(110), 광 검출부(120), 안테나(160), 안테나(170), 검침기(180)의 기능과 동일하다.
일정비율 분할부(122)는 광 검출부(120)에 의해 변환된 전기 신호를 미리 결정된 비율에 따라 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호로 분할한다. 예를 들어, 일정비율 분할부(122)는 전기 신호를 1:99의 비율로 분할한다.
직류신호 획득부(124)는 제곱 검파 방식을 이용하여 제1 전기 신호로부터 직류 성분을 갖는 직류 신호를 획득한다. '셀프 헤테로다인 수신기'는 직류신호 획득부(124)의 일 구현례이다. 일반적으로, 셀프 헤테로다인 수신기는 통신 시스템에서는 통신 성능의 열화를 가져올 수 있어 잘 사용되지 않지만, 본 발명의 적어도 일 실시예에서는 60GHz 신호의 크기를 검출하는 기능으로 동작시키면 충분하므로 셀프 헤테로다인 방식의 통신 성능 열화 문제는 본 발명의 적어도 일 실시예에서는 문제가 되지 않고, 오히려 간단히 60 GHz 신호의 크기를 측정할 수 있다는 장점을 가진다. 셀프 헤테로다인 수신기는 입력된 60 GHz 신호로부터 제곱 검파 방식으로 바로 직류전류 성분을 얻어낸다. 따라서, 셀프 헤테로다인 수신기는 입력된 60 GHz 신호의 크기에 따라 변화되는 직류 전류 출력을 얻어낼 수 있고, 이는 증폭비 조절부(140)의 입력이 되어 앞서 본 60 GHz 신호의 크기 보정 동작이 가능하게 되는 것이다.
증폭비 조절부(140)는 직류신호 획득부(124) 에 의해 획득된 직류 신호의 크기를 고려하여 교류 신호의 증폭비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
교류신호 가변 증폭부(128)는 제2 전기 신호에 포함된 교류 성분의 크기를 제어 신호에 따라 가변적으로 조절한다.
마지막으로, 본 발명의 적어도 일 실시예의 특징 및 장점을 부연 설명한다.
광학적 방식의 신호 생성 및 전송은 구현이 어렵지만 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면 고가의 60 GHz 신호 발진기의 도움 없이 60 GHz 대역의 감지 센서가 동작하도록 용이하게 구현할 수 있다. 본 발명의 적어도 일 실시예에 따라 생성된 광 신호는 하나만으로 건물 내 모든 감지 센서가 공유 가능하다.
또한 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 광학적 방식의 60 GHz 신호 생성 방법에서 위상 잡음을 고려할 필요가 없으므로 오직 60 GHz 파장 간격의 두 광 신호만으로 감지 신호 생성을 위한 구성이 가능하다. 결국, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면 두 광원의 코히어런스를 고민하는 광 헤테로다인 신호 생성 방법을 고민할 필요가 없다.
또한 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면 간단한 구성으로, 교류신호 가변 증폭부(150)가 출력하는 전기 신호의 출력이 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 결국 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면 간단한 구성으로, 감지 신호의 출력이 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
이제까지 본 발명을 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 서로 다른 주파수 성분을 갖는 광 신호들을 결합하여 목적 주파수 성분의 광 신호를 생성하는 광 신호 생성부(110);
    상기 생성된 광 신호의 전송을 위한 광 전송 경로(118);
    상기 광 전송 경로를 통해 광 신호를 입력 받고, 상기 입력된 광 신호를 직류 성분과 교류 성분을 갖는 전기 신호로 변환하는 광 검출부(120); 및
    변환된 상기 전기 신호를 상기 직류 성분을 갖는 직류 신호와 상기 교류 성분을 갖는 교류 신호로 분할하여 상기 직류 성분에 적응적으로 상기 교류 성분의 크기를 조절함으로써 상기 교류 신호의 크기를 일정하게 유지하며 출력하는 가변 증폭부;
    를 포함하고, 상기 가변 증폭부는 상기 변환된 전기 신호를 상기 직류 성분을 갖는 직류 신호와 상기 교류 성분을 갖는 교류 신호로 분할하는 전기신호 분할부(130); 상기 직류 신호의 크기를 고려하여 상기 교류 신호의 증폭비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 증폭비 조절부(140); 및 상기 분할된 교류 신호의 크기를 상기 제어 신호에 따라 가변적으로 조절하는 교류신호 가변 증폭부(150)를 포함하며,
    상기 증폭비 조절부(140)는 상기 직류 신호를 일정 비율로 분할하는 직류신호 분할부(141); 상기 직류신호 분할부에 의해 분할된 일부를 고려하여 상기 교류 신호의 크기를 일정 크기 이상의 비율로 조절하기 위한 상기 제어 신호의 속성인 제1속성을 결정하는 주신호원 조절부(142); 상기 직류신호 분할부에 의해 분할된 다른 일부 및 상기 다른 일부에 포함된 잡음 모두를 일정 비율 이상 증폭하는 저잡음 증폭부(143); 상기 증폭된 잡음의 크기 변화를 고려하여 상기 교류 신호의 크기를 일정 크기 미만의 비율로 조절하기 위한 상기 제어 신호의 속성인 제2속성을 결정하는 크기잡음 조절부(144); 및 상기 제1속성 및 상기 제2속성을 고려하여 상기 제어 신호를 생성하는 조절신호 결합부(145)를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 신호 생성 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서, 상기 감지 신호 생성 장치는
    상기 직류 신호에 대응된 상기 교류 신호를 상기 직류 신호가 상기 증폭비 조절부에 입력된 시점부터 상기 조절신호 결합부에 의해 상기 제어 신호가 생성되는 시점까지의 시간 동안 지연시키는 신호 지연부(135)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 신호 생성 장치.
  5. 서로 다른 주파수 성분을 갖는 광 신호들을 결합하여 목적 주파수 성분의 광 신호를 생성하는 광 신호 생성부(110);
    상기 생성된 광 신호의 전송을 위한 광 전송 경로(118);
    상기 광 전송 경로를 통해 광 신호를 입력 받고, 상기 입력된 광 신호를 직류 성분과 교류 성분을 갖는 전기 신호로 변환하는 광 검출부(120); 및
    변환된 상기 전기 신호를 상기 직류 성분을 갖는 직류 신호와 상기 교류 성분을 갖는 교류 신호로 분할하여 상기 직류 성분에 적응적으로 상기 교류 성분의 크기를 조절함으로써 상기 교류 신호의 크기를 일정하게 유지하며 출력하는 가변 증폭부;
    를 포함하고, 상기 가변 증폭부는 상기 변환된 전기 신호를 미리 결정된 비율에 따라 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호로 분할하는 일정비율 분할부(122); 제곱 검파 방식을 이용하여 상기 제1 전기 신호로부터 상기 직류 성분을 갖는 직류 신호를 획득하는 직류신호 획득부(124); 상기 획득된 직류 신호의 크기를 고려하여 교류 신호의 증폭비를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 증폭비 조절부(140); 및 상기 제2 전기 신호에 포함된 교류 성분의 크기를 상기 제어 신호에 따라 가변적으로 조절하는 교류신호 가변 증폭부(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 신호 생성 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020100139214A 2010-12-30 2010-12-30 광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템 KR101123336B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100139214A KR101123336B1 (ko) 2010-12-30 2010-12-30 광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100139214A KR101123336B1 (ko) 2010-12-30 2010-12-30 광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110085831A Division KR101123337B1 (ko) 2011-08-26 2011-08-26 광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101123336B1 true KR101123336B1 (ko) 2012-03-27

Family

ID=46141841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100139214A KR101123336B1 (ko) 2010-12-30 2010-12-30 광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101123336B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08201519A (ja) * 1995-01-20 1996-08-09 Mitsubishi Electric Corp 光受信回路
KR20010075299A (ko) * 1998-09-22 2001-08-09 스켈톤 에스. 알. 광위상 검출기

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08201519A (ja) * 1995-01-20 1996-08-09 Mitsubishi Electric Corp 光受信回路
KR20010075299A (ko) * 1998-09-22 2001-08-09 스켈톤 에스. 알. 광위상 검출기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109425866A (zh) 应用光电振荡器（oeo）的光测距雷达（lidar）和光频域反射计（ofdr）系统
JP2006295419A (ja) Ｒｆｉｄ用送受信装置
JP6274368B1 (ja) レーザレーダ装置
US9228826B2 (en) Apparatus and method for contactless thickness measurement
US9122938B2 (en) Apparatus and method for offsetting transmission leakage signal of RFID reader using injection locked oscillator (ILO)
JP2007085758A (ja) ライダー装置
CN110794416B (zh) 一种光子毫米波噪声雷达
KR101123336B1 (ko) 광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템
KR101123337B1 (ko) 광학 기반의 감지 신호 생성 장치 및 이를 포함하는 감지 신호 생성 시스템
KR101336015B1 (ko) 전파고도계
US10003408B2 (en) Receiving method and receiver device for a coherent optical communication system
JPH0519045A (ja) Ｆｍレーダー
KR20210097696A (ko) 고성능 광 수신기를 포함하는 광학 시스템, 장치 및 방법
JP5776495B2 (ja) 利得測定回路、利得測定方法および通信装置
KR100893139B1 (ko) 위상변위기를 적용한 코드상관방식의 거리측정기
KR101973154B1 (ko) 펄스 변조를 이용한 fmcw 레이더 및 펄스 변조를 이용한 fmcw 레이더 수신채널 보정 방법
JP7042975B2 (ja) 信号処理装置、信号処理方法及びレーダ装置
JP2010517016A (ja) 自動雑音測定システム
CN101305296A (zh) 用于确定距离的测距设备和方法
KR101055127B1 (ko) 무선통신시스템 및 그 제어방법
KR20210133688A (ko) 레이다 빔별 최적의 송수신 전력 레벨 제어 방법 및 장치
JP2017005647A (ja) 位相制御装置及びアレーアンテナシステム
KR20120096260A (ko) 전자파 커플링 측정장치 및 이를 이용한 노이즈 간섭 분석 시스템
JP7448508B2 (ja) 信号処理装置、ＲｏＦ送受信機、光ファイバ無線システム、及び信号処理方法
KR100971767B1 (ko) 자동이득제어장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150205

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151119

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170213

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180111

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190107

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200120

Year of fee payment: 9