KR101196390B1 - Compensation method of I/Q signal imbalance and radar system using thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An I/Q signal error compensating method and a radar system using the same are provided to minimize mismatch loss by compensating an I/Q signal error using a failure determining test signal. CONSTITUTION: An I/Q signal error compensating radar system comprises an I/Q signal integrator(310), a transmitter(340), a CTE(Coefficient of Thermal Expansion) switch(330), a receiver(400), a modulator(500), a converter(600), and a controller(720). The I/Q signal integrator generates a transmission signal for target detection and a test signal. The transmitter creates a radio frequency signal of the transmission signal. The CTE switch loop-backs the test signal. The receiver receives the test signal which is loop-backed and a reflective signal which is reflected to a target of the transmission signal. The modulator modulates the reflective signal into an I-reflective signal and a Q-reflective signal and modulates the test signal into an I-test signal and a Q-test signal. The converter changes the I-reflective signal, the Q-reflective signal, the I-test signal, and the Q-test signal into a digital signal. The controller compensates the-I reflective signal and the Q-reflective signal. [Reference numerals] (310) I/Q signal integrator; (320) Modulator; (330) CTE switch; (340) Transmitter; (400) Receiver; (500) Demodulator; (600) Converter; (710) Signal storing unit; (720) Controller; (AA,CC) I signal; (BB,DD) Q signal

Description

Ｉ／Ｑ 신호 오차 보상 방법 및 이를 이용한 레이더 시스템{Compensation method of I/Q signal imbalance and radar system using thereof}Compensation method of I / Q signal imbalance and radar system using

I/Q 신호 오차 보상 방법 및 이를 이용한 레이더 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시험신호 발생 및 그 처리를 통하여 실시간으로 I/Q 신호의 상대적 불균형 오차를 보상하고, 레이더 시스템의 고장을 판단하는 신호 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an I / Q signal error compensation method and a radar system using the same. A processing system and method thereof are provided.

레이더(Radar : Radio Detection and Ranging)는 전자기파를 방사하고, 해당 영역 내의 표적에 의해 반사되는 반사신호를 수신하여, 표적의 존재와 그 거리를 탐지하는 감지장치이다. 전형적인 펄스 도플러 레이더는 송신기, 송수신 전환기, 안테나, 수신기, 복조기, 분석장치 등으로 구성된다. Radar (Radar: Radio Detection and Ranging) is a sensing device that emits electromagnetic waves and receives a reflected signal reflected by a target in a corresponding area, thereby detecting the presence of the target and its distance. A typical pulsed Doppler radar consists of a transmitter, a transceiver, an antenna, a receiver, a demodulator, and an analyzer.

수신기에 의해 수신된 반사신호는 고주파 증폭기에 의해 증폭된다. 그러나 이러한 고주파는 신호 처리가 곤란하므로, 고주파는 믹서(mixer)에 의해 중간 주파수(IF : intermediate frequency)로 바뀌어야 한다. 중간 주파수로 변환된 반사신호는 중간 주파수 증폭기에 의해 증폭된 후 복조기로 보내진다. The reflected signal received by the receiver is amplified by the high frequency amplifier. However, since the high frequency is difficult to process the signal, the high frequency must be changed to an intermediate frequency (IF) by the mixer (mixer). The reflected signal converted to the intermediate frequency is amplified by the intermediate frequency amplifier and then sent to the demodulator.

반사신호는 복조기에 의하여 I(In-phase, 정 위상) 반사신호 및 Q(Quadrature-phase, 직교위상) 반사신호로 출력된다. Q 반사신호는 I 반사신호와 90의 위상차를 갖는다. 이와 같이 얻어진 각 신호는 컨버터에 의해 복소수의 디지털 신호로 변환된다. 복소수의 신호는 I 반사신호를 실수부, Q 반사신호를 허수부로 하여 복소평면 상에 표현되며, 레이더의 분석장치가 이를 이용하여 표적의 위치를 구하게 된다. The reflection signal is output by the demodulator as an I (in-phase) reflection signal and a Q (Quadrature-phase) reflection signal. The Q reflection signal has a phase difference of 90 with the I reflection signal. Each signal thus obtained is converted into a complex digital signal by a converter. The complex signal is represented on the complex plane using the I reflection signal as the real part and the Q reflection signal as the imaginary part, and the radar analyzer uses the same to find the target position.

그러나 종래의 기술에 따르면 수신기가 반사신호를 수신하고 증폭기가 반사신호의 주파수를 증폭하는 과정에서, I 반사신호와 Q 반사신호의 상대적 불균형(이하, I/Q 신호 오차라 한다.)이 발생한다. 이는 레이더 내부 자체에서 발생하는 것으로, 펄스압축과 도플러 프로세싱 등의 신호처리에 있어서 비정합(mismatch)손실을 유발한다. 그 결과 표적의 정확한 위치 탐지가 어렵게 되는 문제점이 있다.However, according to the related art, when the receiver receives the reflected signal and the amplifier amplifies the frequency of the reflected signal, relative imbalance between the I reflected signal and the Q reflected signal (hereinafter referred to as I / Q signal error) occurs. . This occurs inside the radar itself and causes mismatch loss in signal processing such as pulse compression and Doppler processing. As a result, there is a problem that it becomes difficult to accurately detect the position of the target.

I/Q 신호 오차를 보상하는 방법 관련 특허로 공개특허 제2011-0131299호가 있다.
Patent No. 2011-0131299 discloses a patent relating to a method for compensating I / Q signal errors.

본 발명의 목적은, 펄스 레이더에서 시험신호를 발생하고 이를 루프백하여, 레이더의 주파수 증폭과정에서 발생되는 I/Q 신호 오차를 보상하는 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a method for compensating an I / Q signal error generated during a frequency amplification process of a radar by generating a test signal in a pulse radar and looping it back.

본 발명의 또 다른 목적은, 시험신호를 이용하여 레이더의 수신기 고장여부를 판단하는 방법을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a method for determining whether a radar receiver has failed by using a test signal.

본 발명의 또 다른 목적은, 시험신호를 이용하여 레이더의 복조기 고장 여부를 판단하는 방법을 제공함에 있다.
Still another object of the present invention is to provide a method for determining whether a radar demodulator has failed using a test signal.

본 발명의 일측면에 따르면, 표적 탐지를 위한 송신신호 및 시험신호를 발생하는 I/Q 신호 합성기; 상기 송신신호의 RF 신호를 생성하는 송신기; 상기 시험신호를 루프백하는 CTE 스위치; 상기 송신신호의 상기 표적에 반사된 반사신호 및 루프백된 상기 시험신호를 수신하는 수신기; 수신된 상기 반사신호를 I 반사신호 및 Q 반사신호로 복조하고, 수신된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하는 복조기; 복조된 상기 I 반사신호 및 Q 반사신호와 복조된 상기 I 시험신호 및 Q 시험신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터; 및 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호 및 Q 시험신호를 이용하여 비정합상수를 산출하고, 상기 비정합상수로써 상기 I 반사신호 및 Q 반사신호를 보상하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 I/Q 신호 오차보상 레이더 시스템이 제공된다.According to an aspect of the invention, I / Q signal synthesizer for generating a transmission signal and a test signal for the target detection; A transmitter for generating an RF signal of the transmission signal; A CTE switch looping back the test signal; A receiver for receiving the reflected signal reflected from the target of the transmission signal and the test signal looped back; A demodulator for demodulating the received reflected signal into an I reflected signal and a Q reflected signal, and demodulating the received test signal into an I test signal and a Q test signal; A converter for converting the demodulated I reflected signal and Q reflected signal and the demodulated I test signal and Q test signal into a digital signal; And a controller configured to calculate a mismatch constant using the I test signal and the Q test signal converted into a digital signal, and compensate for the I reflected signal and the Q reflected signal using the mismatch constant. / Q signal error compensation radar system is provided.

바람직하게는, 상기 레이더 시스템은, 디지털 신호로 변환된 상기 I 반사신호 및 Q 반사신호를 저장하는 신호저장부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호 및 Q 시험신호로부터 비정합상수를 산출하고, 상기 비정합상수를 이용하여 상기 신호저장부의 I 반사신호 및 Q 반사신호를 보상할 수 있다.Preferably, the radar system further comprises a signal storage unit for storing the I reflection signal and the Q reflection signal converted into a digital signal, wherein the control unit, the I test signal and Q test converted into a digital signal The mismatched constant may be calculated from the signal, and the I and Q reflected signals may be compensated for using the mismatched constant.

상기 I/Q 신호 합성기는, 상기 송신신호를 발생하고, 특정 시간 경과 후에 상기 시험신호를 발생할 수 있다.The I / Q signal synthesizer may generate the transmission signal and generate the test signal after a specific time elapses.

상기 시험신호,는 동일한 진폭을 갖는 I 신호 및 Q 신호를 동시에 합성할 수 있다.The test signal may be synthesized simultaneously with an I signal and a Q signal having the same amplitude.

상기 비정합상수는, 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호의 평균값 및 상기 Q 시험신호의 평균값을 구하고, 상기 Q 시험신호의 평균값을 상기 I 시험신호의 평균값으로 나누어 산출할 수 있다.The mismatch constant may be calculated by obtaining an average value of the I test signal and a Q test signal converted into a digital signal, and dividing the average value of the Q test signal by the average value of the I test signal.

상기 제어부는, 디지털 신호로 변환된 상기 Q 반사신호를 상기 비정합상수로 나눌 수 있다.
The controller may divide the Q reflection signal converted into a digital signal by the mismatch constant.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 시험신호를 루프백하는 CTE 스위치; 루프백된 상기 시험신호를 검출하는 수신기; 및 루프백된 상기 시험신호를 검출하지 못한 경우, 상기 수신기의 고장으로 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장판단 레이더 시스템이 제공된다.According to another aspect of the invention, the CTE switch for looping back the test signal; A receiver for detecting the test signal looped back; And a controller for determining that the receiver has failed when the test signal looped back is not detected.

바람직하게는, 상기 고장판단 레이더 시스템은 상기 수신기에서 검출된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하는 복조기; 및 상기 I 시험신호 및 Q 시험신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호와 상기 Q 시험신호의 차이값이 특정값을 초과하는 경우, 상기 복조기의 고장으로 판단할 수 있다.
Preferably, the fault determination radar system includes a demodulator for demodulating the test signal detected by the receiver into an I test signal and a Q test signal; And a converter for converting the I test signal and the Q test signal into a digital signal, wherein the control unit is further configured to: when the difference value between the I test signal converted into the digital signal and the Q test signal exceeds a specific value. This may be determined as a failure of the demodulator.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 레이더 시스템이 I/Q 신호의 오차를 보상하는 I/Q 신호 오차보상 방법에 있어서, 표적 탐지를 위한 송신신호를 발생하고 RF 신호를 생성하는 단계; 상기 송신신호의 상기 표적에 반사된 반사신호를 수신하는 단계; 수신된 상기 반사신호를 I 반사신호 및 Q 반사신호로 복조하여 디지털 신호로 변환하는 제1 변환단계; 시험신호를 발생하는 단계; 발생된 상기 시험신호를 루프백하는 단계; 루프백된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하여 디지털 신호로 변환하는 제2 변환단계; 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호 및 Q 시험신호로부터 비정합상수를 산출하는 단계; 및 디지털 신호로 변환된 상기 I 반사신호 및 Q 반사신호를 상기 비정합상수를 이용하여 보상하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 I/Q 신호 오차보상 방법이 제공된다.According to still another aspect of the present invention, an I / Q signal error compensation method in which a radar system compensates for an error in an I / Q signal, the method comprising: generating a transmission signal for detecting a target and generating an RF signal; Receiving a reflected signal reflected from the target of the transmission signal; A first conversion step of demodulating the received reflection signal into an I reflection signal and a Q reflection signal and converting the received reflection signal into a digital signal; Generating a test signal; Looping back the generated test signal; A second conversion step of demodulating the looped test signal into an I test signal and a Q test signal and converting the result into a digital signal; Calculating a mismatch constant from the I test signal and the Q test signal converted into digital signals; And compensating for the I reflected signal and the Q reflected signal converted into a digital signal by using the mismatch constant.

바람직하게는, 상기 오차보상 방법은, 디지털 신호로 변환된 I 반사신호 및 Q 반사신호를 저장하는 단계;를 더 포함하고, 상기 보상하는 단계는, 저장된 상기 I 반사신호 및 Q 반사신호를 상기 비정합상수를 이용하여 보상할 수 있다.Preferably, the error compensating method further comprises: storing the I reflected signal and the Q reflected signal converted into a digital signal, and the compensating comprises: storing the ratio of the stored I reflected signal and the Q reflected signal in the ratio; The matching constant can be used to compensate.

상기 시험신호를 발생하는 단계는, 상기 송신신호를 발생하고 특정 시간 경과 후에 상기 시험신호를 발생할 수 있다.The generating of the test signal may generate the test signal after a specific time elapses after generating the transmission signal.

상기 시험신호는, 동일한 진폭을 갖는 I 신호 및 Q 신호를 동시에 합성할 수 있다.The test signal may simultaneously synthesize I and Q signals having the same amplitude.

상기 비정합상수를 산출하는 단계는, 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호의 평균값을 구하는 단계; 디지털 신호로 변환된 상기 Q 시험신호의 평균값을 구하는 단계; 및 상기 Q 시험신호의 평균값을 상기 I 시험신호의 평균값으로 나누어 상기 비정합상수를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.The calculating of the mismatching constant may include obtaining an average value of the I test signal converted into a digital signal; Obtaining an average value of the Q test signals converted into digital signals; And calculating the mismatch constant by dividing the average value of the Q test signal by the average value of the I test signal.

상기 보상하는 단계는, 디지털 신호로 변환된 상기 Q 반사신호를 상기 비정합상수로 나눌 수 있다.
The compensating may include dividing the Q reflection signal converted into a digital signal by the mismatch constant.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 레이더 시스템이 고장여부를 판단하는 고장판단 방법에 있어서, 시험신호를 발생하여 루프백하는 단계; 루프백된 상기 시험신호를 검출하는 단계; 및 루프백된 상기 시험신호를 검출하지 못한 경우, 상기 레이더 시스템의 수신기 고장으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장판단 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a failure determination method for determining whether or not the radar system failure, comprising the steps of: generating a test signal to loop back; Detecting the test signal looped back; And determining that the receiver failure of the radar system is not detected when the test signal looped back is not detected.

바람직하게는, 상기 고장판단 방법은, 검출된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하여 디지털 신호로 변환하는 단계; 및 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호와 상기 Q 시험신호의 차이값이 특정값을 초과하는 경우, 상기 레이더 시스템의 복조기 고장으로 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
Preferably, the fault determination method comprises the steps of: demodulating the detected test signal into an I test signal and a Q test signal and converting the result into a digital signal; And when the difference between the I test signal and the Q test signal converted into a digital signal exceeds a specific value, determining that the demodulator of the radar system is out of order.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 레이더 시스템이 시험신호를 처리하는 시험신호 처리 방법에 있어서, 표적 탐지를 위한 송신신호를 발생하여 RF 신호를 생성하는 단계; 상기 송신신호의 상기 표적에 반사된 반사신호를 수신하는 단계; 수신된 상기 반사신호를 I 반사신호 및 Q 반사신호로 복조하여 디지털 신호로 변환하는 제1 변환단계; 시험신호를 발생하는 단계; 발생된 상기 시험신호를 루프백하는 단계; 루프백된 상기 시험신호가 검출되지 않은 경우, 상기 레이더 시스템의 수신기 고장으로 판단하는 단계; 루프백된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하여 디지털 신호로 변환하는 제2 변환단계; 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호 및 Q 시험신호를 이용하여 비정합상수를 산출하는 단계; 및 디지털 신호로 변환된 상기 I 반사신호 및 Q 반사신호를 상기 비정합상수로써 보상하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험신호 처리 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a test signal processing method for processing a test signal by the radar system, comprising: generating an RF signal by generating a transmission signal for target detection; Receiving a reflected signal reflected from the target of the transmission signal; A first conversion step of demodulating the received reflection signal into an I reflection signal and a Q reflection signal and converting the received reflection signal into a digital signal; Generating a test signal; Looping back the generated test signal; Determining that the receiver failure of the radar system is detected when the test signal looped back is not detected; A second conversion step of demodulating the looped test signal into an I test signal and a Q test signal and converting the result into a digital signal; Calculating a mismatch constant by using the I test signal and the Q test signal converted into digital signals; And compensating for the I reflected signal and the Q reflected signal converted into a digital signal with the mismatch constant.

바람직하게는, 상기 시험신호 처리 방법은, 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호와 상기 Q 시험신호의 차이값이 특정값을 초과하는 경우, 상기 레이더 시스템 복조기를 고장으로 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
Preferably, the test signal processing method further comprises: determining that the radar system demodulator is faulty when a difference value between the I test signal and the Q test signal converted into a digital signal exceeds a specific value. can do.

본 발명에 따르면, 시험신호를 이용하여 I/Q 신호 오차를 보상함으로써 디지털 신호 처리에 있어서의 비정합 손실을 최소화하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of minimizing the mismatch loss in digital signal processing by compensating the I / Q signal error using the test signal.

또한, 시험신호를 이용하여 레이더의 수신기 또는 복조기의 고장 여부를 쉽게 확인할 수 있는 효과가 있다.
In addition, there is an effect that can easily determine whether the receiver or the demodulator of the radar failure using the test signal.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시험신호의 I/Q 신호에 관한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시험신호의 I/Q 신호 합성기에 관한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 송신신호 및 시험신호 발생에 관한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신신호 및 시험신호와, 수신된 반사신호 및 루프백 신호에 관한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 CTE 스위치 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 I/Q 신호 오차보상 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시험신호를 이용한 반사신호 보상방법에 관한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 고장판단 방법에 관한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 시험신호 처리 방법에 관한 흐름도이다.1 is a block diagram of a radar system according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary diagram of an I / Q signal of a test signal according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of an I / Q signal synthesizer of a test signal according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating generation of a transmission signal and a test signal of a radar system according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating a transmission signal and a test signal, and a received reflection signal and a loopback signal according to an embodiment of the present invention.
6 is a CTE switch configuration diagram of a radar system according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating an I / Q signal error compensation method of a radar system according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a reflected signal compensation method using a test signal according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a fault determination method of the radar system according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a test signal processing method of a radar system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 본 발명에 따른 레이더의 시스템 및 이를 이용한 I/Q 신호 오차 보상 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, an embodiment of a radar system and an I / Q signal error compensation method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals will be given and redundant description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 블록도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시험신호의 I/Q 신호에 관한 예시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시험신호의 I/Q 신호 합성기에 관한 블록도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 송신신호 및 시험신호 발생에 관한 그래프, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신신호 및 시험신호와, 수신된 반사신호 및 루프백 신호에 관한 그래프, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 CTE 스위치 구성도이다.
1 is a block diagram of a radar system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an illustration of the I / Q signal of the test signal according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention 4 is a block diagram illustrating an I / Q signal synthesizer of a test signal according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph illustrating generation of a transmission signal and a test signal of a radar system according to an embodiment of the present invention. 6 is a graph illustrating a signal and a test signal, a received reflection signal, and a loopback signal, and FIG. 6 is a block diagram of a CTE switch of a radar system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 I/Q 신호 오차보상 레이더 시스템은 송수신 전환기(100), 안테나(200), I/Q 신호 합성기(310), 변조기(320), CTE 스위치(330), 송신기(340), 수신기(400), 복조기(500), 컨버터(600), 제어부(720) 및 신호저장부(710)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an I / Q signal error compensation radar system according to an embodiment of the present invention includes a transceiver 100, an antenna 200, an I / Q signal synthesizer 310, a modulator 320, and a CTE switch. 330, a transmitter 340, a receiver 400, a demodulator 500, a converter 600, a controller 720, and a signal storage unit 710.

송수신 전환기(100)는 송신신호 및 반사신호를 분리한다. 송수신 전환기(100)는 송신기(340)에서 생성된 송신신호의 RF 신호를 안테나(200)로 전달하고, 안테나(200)로부터 수신한 반사신호를 수신기(400)로 전달한다.The transmission / reception converter 100 separates a transmission signal and a reflection signal. The transceiver 100 transmits the RF signal of the transmission signal generated by the transmitter 340 to the antenna 200, and transmits the reflected signal received from the antenna 200 to the receiver 400.

안테나(200)는 송신기(340)에 의해 생성된 RF 신호를 RF파로서 외부로 방사하며, 외부에서 반사 또는 산란되어 되돌아오는 반사신호를 RF파로서 수신한다.The antenna 200 radiates the RF signal generated by the transmitter 340 to the outside as an RF wave, and receives the reflected signal reflected or scattered from the outside as an RF wave.

I/Q 신호 합성기(310)는 표적 탐지를 위한 송신신호를 발생한다. 또한 I/Q 신호 합성기(310)는 실시간으로 레이더의 동작상태를 모니터링하고, I 반사신호 및 Q 반사신호의 상대적 불균형 오차(이하, I/Q 신호 오차)를 보상하기 위한 시험신호를 발생한다.
The I / Q signal synthesizer 310 generates a transmission signal for target detection. In addition, the I / Q signal synthesizer 310 monitors the operating state of the radar in real time and generates a test signal for compensating for the relative imbalance error (hereinafter, referred to as I / Q signal error) between the I reflected signal and the Q reflected signal.

도 2을 참조하면, I/Q 신호 합성기(310)는 동일한 진폭(A)과 펄스 지속 시간()을 갖는 I 신호와 Q 신호로 동시에 합성하는 것이 바람직하다. I 신호는 In-phase 신호로 정 위상 신호를 말하고, Q 신호는 Quadrature-phase 신호로 직교 위상 신호를 말한다. I 신호와 Q 신호는 90의 위상차가 있다.Referring to FIG. 2, the I / Q signal synthesizer 310 preferably combines the I and Q signals simultaneously with the same amplitude A and pulse duration. The I signal refers to the in-phase signal as the positive phase signal, and the Q signal refers to the quadrature-phase signal as the quadrature phase signal. The I and Q signals have a phase difference of 90 degrees.

계산을 용이하도록 하기 위해 진폭(A)을

Figure 112012033914041-pat00001
로 할 수 있다.
The amplitude (A)
Figure 112012033914041-pat00001
You can do

도 3을 참조하면, I/Q 신호 합성기(310)는 I 신호 및 Q 신호의 주파수를 변환하는 I 주파수 변환 믹서(810), Q 주파수 변환 믹서(820) 및 변환된 I 신호와 Q 신호를 합성하는 아날로그 출력 덧셈기(830)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the I / Q signal synthesizer 310 synthesizes an I frequency converting mixer 810, a Q frequency converting mixer 820, and a converted I signal and a Q signal to convert the frequencies of the I and Q signals. An analog output adder 830 is included.

진폭(A)을

Figure 112012033914041-pat00002
라 하고, 0≤t≤τ 라 하면,Amplitude (A)
Figure 112012033914041-pat00002
If 0≤t≤τ,

I 주파수 변환 믹서(810)는 I 신호를

Figure 112012033914041-pat00003
, I frequency conversion mixer 810
Figure 112012033914041-pat00003
,

Q 주파수 변환 믹서(820)는 Q 신호를

Figure 112012033914041-pat00004
로 변조한다. Q frequency conversion mixer 820 is used to
Figure 112012033914041-pat00004
Modulate with.

아날로그 출력 덧셈기(830)는Analog output adder 830

Figure 112012033914041-pat00005
Figure 112012033914041-pat00005

와 같이 I 신호와 Q 신호를 합성한다.
Synthesize the I and Q signals as

도 4을 참조하면, I/Q 신호 합성기(310)는 송신신호를 발생하고 특정 시간 경과 후에 시험신호를 발생한다. I/Q 신호 합성기(310)는 송신신호를 발생하고 특정 시점에 시험신호를 발생하는 것이 바람직하다. 4, the I / Q signal synthesizer 310 generates a transmission signal and generates a test signal after a specific time elapses. The I / Q signal synthesizer 310 preferably generates a transmission signal and generates a test signal at a specific point in time.

이때, 특정 시점은 최대 탐지 거리(maximum detectable range)까지 탐지하기 위해 소요되는 시간을 경과한 시점일 수 있다. 최대 탐지 거리는 레이더의 성능을 정하는 요인의 하나로, 표적을 관측할 수 있는 최대 거리를 말한다. 최대 탐지 거리까지 소요되는 시간을 경과한 시점부터는 시험신호를 발생한다 하더라도 반사신호와 중첩될 수 없기 때문이다.
In this case, the specific time point may be a time elapsed time required to detect up to a maximum detectable range. The maximum detection distance is one of the factors that determine the performance of the radar, and is the maximum distance from which the target can be observed. This is because the test signal cannot be superimposed with the reflected signal from the time elapsed up to the maximum detection distance.

도 5를 참조하면, 송신기(340)는 일정한 시간 길이(time length)를 가지는 송신신호 펄스를 일정한 주기로 발사한다. 송신기(340)가 전파를 발사하지 않는 펄스와 펄스 사이는 송신기(340)의 휴지기간이며, 이 기간에 수신기(400)가 표적에서 반사된 송신신호 펄스는 일정한 시간 길이(time length)를 가지며 일정한 주기로 발사된다. 송신기(340)가 전파를 발사하지 않는 펄스와 펄스사이는 송신기(340)의 휴지기간이며, 이 기간에 수신기(400)가 표적에서 반사된 반사신호를 수신한다.
Referring to FIG. 5, the transmitter 340 emits a transmission signal pulse having a predetermined time length at a predetermined period. The pulse between the pulse at which the transmitter 340 does not emit a radio wave is a pause period of the transmitter 340, in which the transmitted signal pulse reflected by the receiver 400 from the target has a constant time length and is constant. Fired on a cycle The pulse between the pulse at which the transmitter 340 does not emit a radio wave is the rest period of the transmitter 340, during which the receiver 400 receives the reflected signal reflected from the target.

I/Q 신호 합성기(310)는 송신신호를 발생한 후 특정 시간 경과 후, 즉, 송신기(340)의 휴지기간 중 최대탐지거리를 넘어 사용하지 않는 시점에 시험신호를 발생하여 CTE 스위치(330)로 전달한다.After generating a transmission signal, the I / Q signal synthesizer 310 generates a test signal after a specific time elapses, that is, at a point when the transmitter 340 is not used beyond the maximum detection distance during the idle period, to the CTE switch 330. To pass.

변조기(320)는 송신기(340)의 작동과 작동 정지를 제어하고 송신기(340)에 송신펄스를 위한 정확한 파형(waveform)을 제공하며, 송신기(340)로 하여금 얼마동안 펄스를 보낼 것인가를 명령한다.The modulator 320 controls the operation of the transmitter 340 on and off, provides the transmitter 340 with the correct waveform for the transmit pulse, and instructs the transmitter 340 how long to send the pulse. .

CTE 스위치(330)는 송신신호와 시험신호를 분리한다. CTE 스위치(330)는 송신신호를 송신기(340)에 전달하고, 시험신호를 루프백(loopback)하여 수신기(400)에 전달한다. 즉, 시험신호를 송수신 전환기(100) 및 안테나(200)를 경유하여 방사하지 않고, 수신기로 곧바로 수신되도록 하는 것이다.
The CTE switch 330 separates the transmission signal and the test signal. The CTE switch 330 transmits a transmission signal to the transmitter 340, and loops back a test signal to the receiver 400. That is, the test signal is to be directly received by the receiver without radiating through the transmission / reception converter 100 and the antenna 200.

도 6을 참조하면, CTE 스위치(330)는 a 위치 또는 b 위치에서 스위치(330)를 닫음으로써, 신호가 흐르는 길을 조절할 수 있다. CTE 스위치(330)가 a 위치에서 닫히게 되면, 송신신호가 송신기(340)로 전달되어 외부로 방사된다. CTE 스위치(330)가 b 위치에서 닫히게 되면, 신호는 외부로 방출되지 않고 수신기(400)로 바로 전송되도록 루프백(loopback)한다.
Referring to FIG. 6, the CTE switch 330 may close the switch 330 at the a position or the b position to adjust the path of the signal flow. When the CTE switch 330 is closed at the a position, the transmission signal is transmitted to the transmitter 340 and radiated to the outside. When the CTE switch 330 is closed in the b position, the signal is looped back to be transmitted directly to the receiver 400 without being emitted to the outside.

송신기(340)는 송신신호를 증폭하여 RF 신호를 생성한다. 송신기(340)는 클라이스트론(klystron), 마그네트론(magnetron), 반도체를 이용한 SSPA(solid state power amplifier) 등을 이용할 수 있다.The transmitter 340 amplifies a transmission signal to generate an RF signal. The transmitter 340 may use a klystron, a magnetron, a solid state power amplifier (SSPA) using a semiconductor, or the like.

수신기(400)는 표적에 반사된 수신신호와 루프백된 시험신호를 수신한다. 수신기(400)는 안테나(200)에 의해 수신된 RF 신호를 증폭하고, 증폭된 RF 신호를 주파수 다운 컨버트(down convert)하여 IF 신호를 생성하며, IF 신호를 아날로그 신호로써 복조기(500)에 제공한다.The receiver 400 receives the received signal reflected on the target and the test signal looped back. The receiver 400 amplifies the RF signal received by the antenna 200, down-converts the amplified RF signal to generate an IF signal, and provides the IF signal to the demodulator 500 as an analog signal. do.

복조기(500)는 수신기(400)로부터 전달받은 아날로그 신호를 I 신호 및 Q 신호로 복조한다. 복조기(500)는 안테나(200)로부터 수신된 반사신호를 I 반사신호 및 Q 반사신호로 복조하고, 루프백된 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조한다.The demodulator 500 demodulates the analog signal received from the receiver 400 into an I signal and a Q signal. The demodulator 500 demodulates the reflected signal received from the antenna 200 into the I reflected signal and the Q reflected signal, and demodulates the loopbacked test signal into the I test signal and the Q test signal.

컨버터(600)는 복조된 I 신호 및 Q 신호를 디지털 신호로 변환한다. 즉, 컨버터(600)는 복조된 I 수신신호 및 Q 수신신호를 디지털 신호로 변환하며, 복조된 I 시험신호 및 Q 시험신호를 디지털 신호로 변환한다.
Converter 600 converts the demodulated I and Q signals into digital signals. That is, the converter 600 converts the demodulated I received signal and the Q received signal into a digital signal, and converts the demodulated I test signal and the Q test signal into a digital signal.

제어부(720)는 루프백된 시험신호를 검출하지 못한 경우 수신기(400) 고장으로 판단한다. 즉, 루프백된 시험신호는 안테나(200)를 거치지 않고 수신기(400)를 직접 통과하므로 반사신호가 기준으로 정해진 시점에서 검출되어야 한다. 만일, 정해진 시점에서 루프백 신호가 검출되지 않았다면 RF 송수신 부분에 고장이 발생한 것으로 판단한다.If the control unit 720 does not detect the loopback test signal, it determines that the receiver 400 has failed. That is, since the looped test signal passes directly through the receiver 400 without passing through the antenna 200, the reflected signal should be detected at a point in time determined as a reference. If a loopback signal is not detected at a predetermined time point, it is determined that a failure occurs in the RF transmission / reception part.

제어부(720)는 디지털 신호로 변환된 I 시험신호 및 Q 시험신호를 이용하여 비정합상수를 산출하고, 산출된 비정합상수로써 I 반사신호 및 Q 반사신호를 보상한다.The controller 720 calculates a mismatch constant using the I test signal and the Q test signal converted into a digital signal, and compensates the I reflected signal and the Q reflected signal with the calculated mismatch constant.

제어부(720)는 디지털 신호로 변환된 I 시험신호 평균값 및 Q 신호의 평균값을 구한다.The controller 720 obtains an average value of the I test signal average value and the Q signal converted into the digital signal.

디지털 신호로 변환된 I 시험신호를 Ii, Q 시험신호를 Qi, 평균을 각각 Iavg , 및 Qavg 라 할 때, 수식으로 표현하면 다음과 같다.When I test signal converted to digital signal is I i , Q test signal is Q i , and average is I avg , and Q avg , respectively.

Figure 112012033914041-pat00006
,
Figure 112012033914041-pat00007
, (i = 1, 2, … , K)
Figure 112012033914041-pat00006
,
Figure 112012033914041-pat00007
, (i = 1, 2,…, K)

시험신호의 샘플 수는 시험신호의 펄스 지속시간(τ)에 컨버터(600)의 주파수를 곱한 값이다. 즉, 샘플 수(K) = τ×(컨버터의 주파수) 가 된다.The number of samples of the test signal is a value obtained by multiplying the frequency of the converter 600 by the pulse duration τ of the test signal. That is, the number of samples K = tau x (frequency of the converter).

예를 들어, 펄스 지속 시간 를 1s라 하고, 컨버터(600)의 주파수를 10MHz 라고 하면, K는 10-6×10×106 이므로 10이 된다.For example, assuming that the pulse duration is 1 s and the frequency of the converter 600 is 10 MHz, K is 10 −6 × 10 × 10 6, so that 10 is obtained.

제어부(720)는 디지털 신호로 변환된 I 시험신호와 Q 시험신호의 차이값이 특정 값을 초과하는 경우 복조기(500) 고장으로 판단한다. 바람직하게는 디지털 신호로 변환된 I 시험신호의 평균값과 Q 시험신호의 평균값의 차이값이 특정 값을 초과하는 경우 복조기(500) 고장으로 판단한다.The controller 720 determines that the demodulator 500 is broken when the difference between the I test signal and the Q test signal converted into the digital signal exceeds a specific value. Preferably, when the difference between the average value of the I test signal converted into the digital signal and the average value of the Q test signal exceeds a specific value, it is determined that the demodulator 500 has failed.

즉, |Iavg - Qavg|≥uref, (uref > 0, uref=불균형 기준값) 인 경우, 제어부(720)는 복조기(500)가 정상적으로 작동하지 않는 것으로 판단한다.That is, when | I avg -Q avg | ≥u ref , (u ref > 0, u ref = unbalance reference value), the controller 720 determines that the demodulator 500 does not operate normally.

제어부(720)는 Q 시험신호의 평균값을 I 시험신호의 평균값으로 나누어 비정합상수(mismatch factor) X를 산출한다. 즉, 비정합상수 X는

Figure 112012033914041-pat00008
이다.The controller 720 calculates a mismatch factor X by dividing the average value of the Q test signal by the average value of the I test signal. That is, the mismatch constant is
Figure 112012033914041-pat00008
to be.

제어부(720)는 디지털 신호로 변환된 Q 반사신호를 산출된 비정합상수로 나누어 I/Q 신호 오차를 보상한다.The controller 720 compensates for the I / Q signal error by dividing the Q reflection signal converted into the digital signal by the calculated mismatch constant.

즉, 보상된 Q 반사신호는That is, the compensated Q reflected signal

(j = 1, 2, …, N) (j = 1, 2,…, N)

와 같다.Same as

제어부(720)는 이와 같은 방법으로 I/Q 오차를 보상할 수 있다. I/Q 오차를 보상을 함으로써, I 신호 및 Q 신호간의 불균형을 해소하고, 디지털 신호 처리에 있어 비정합 손실을 최소화 할 수 있다.
The controller 720 may compensate for the I / Q error in this manner. By compensating for the I / Q error, the imbalance between the I signal and the Q signal can be solved, and the mismatch loss in the digital signal processing can be minimized.

신호저장부(710)는 디지털 신호로 변환된 I 반사신호 및 Q 반사신호를 저장한다. 이때 제어부(720)는 디지털 신호로 변환된 I 시험신호 및 Q 시험신호를 이용하여 비정합상수를 산출하고, 산출된 비정합상수로써 신호저장부(710)에 저장된 I 반사신호 및 Q 반사신호를 보상한다.
The signal storage unit 710 stores the I reflection signal and the Q reflection signal converted into digital signals. At this time, the controller 720 calculates an inconsistent constant using the I test signal and the Q test signal converted into a digital signal, and outputs the I reflection signal and the Q reflection signal stored in the signal storage unit 710 using the calculated mismatch constant. To compensate.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 I/Q 신호 오차보상 방법의 흐름도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시험신호를 이용한 반사신호 보상방법에 관한 흐름도, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 고장판단 방법에 관한 흐름도, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 시험신호 처리 방법에 관한 흐름도이다.
7 is a flowchart illustrating a method for compensating I / Q signal error of a radar system according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a flowchart illustrating a reflected signal compensation method using a test signal according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a flowchart illustrating a failure determination method of a radar system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a flowchart of a test signal processing method of a radar system according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 I/Q 신호 오차보상 방법은, 레이더 시스템이, 단계 S110에서 표적 탐지를 위한 송신신호를 발생하여 RF 신호를 생성한다.Referring to FIG. 7, in the method for compensating I / Q signal error according to an embodiment of the present invention, the radar system generates an RF signal by generating a transmission signal for target detection in step S110.

단계 S120에서 송신신호의 표적에 반사된 반사신호를 수신한다.In step S120, the reflection signal reflected on the target of the transmission signal is received.

단계 S130에서 단계 S120의 수신된 반사신호를 I 반사신호 및 Q 반사신호로 복조하고 디지털 신호로 변환한다.In step S130, the received reflection signal of step S120 is demodulated into an I reflection signal and a Q reflection signal and converted into a digital signal.

단계 S140에서 디지털 신호로 변환된 I 반사신호 및 Q 반사신호를 저장한다.In step S140, the I reflection signal and the Q reflection signal converted into digital signals are stored.

단계 S150에서 시험신호를 발생한다. 바람직하게는 송신신호를 발생하고 특정 시간 경과 후에 시험신호를 발생한다. 즉, 송신신호를 발생하고 최대탐지거리를 넘어 사용하지 않는 특정 시점에 시험신호를 발생하는 것이 바람직하다. 또한, 계산의 편리함을 위하여 시험신호는 동일한 진폭(A)과 펄스 지속 시간()을 갖는 I 신호와 Q 신호로 동시에 합성되는 것이 바람직하다. I 신호는 In-phase 신호로 정 위상 신호를 말하고, Q 신호는 Quadrature-phase 신호로 직교 위상 신호를 말한다. I 신호와 Q 신호는 90의 위상차가 있다.In step S150, a test signal is generated. Preferably, a transmission signal is generated and a test signal is generated after a specific time elapses. That is, it is preferable to generate a test signal at a specific point in time when the transmission signal is generated and not used beyond the maximum detection distance. Also, for convenience of calculation, it is preferable that the test signal is simultaneously synthesized into I and Q signals having the same amplitude (A) and pulse duration (). The I signal refers to the in-phase signal as the positive phase signal, and the Q signal refers to the quadrature-phase signal as the quadrature phase signal. The I and Q signals have a phase difference of 90 degrees.

단계 S160에서 단계 S150의 발생된 시험신호를 루프백한다. 즉, 시험신호가 안테나(200)를 통해 외부로 방사하지 않고, 직접 수신기(400)로 수신한다.In step S160, the generated test signal of step S150 is looped back. That is, the test signal is directly received by the receiver 400 without radiating to the outside through the antenna 200.

단계 S170에서 단계 S160의 루프백된 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하고 디지털 신호로 변환한다.In step S170, the loopback test signal of step S160 is demodulated into an I test signal and a Q test signal and converted into a digital signal.

단계 S180에서 단계 S170의 I 시험신호 및 Q 시험신호를 이용하여 비정합상수를 산출한다.In step S180, the mismatch constant is calculated using the I test signal and the Q test signal of step S170.

단계 S190에서 단계 S130의 I 반사신호 및 Q 반사신호를 단계 S180의 산출된 비정합상수로써 보상한다. 바람직하게는 단계 S140의 저장된 I 반사신호 및 Q 반사신호를 단계 S180의 산출된 비정합상수로써 보상한다.
In step S190, the I reflection signal and the Q reflection signal of step S130 are compensated with the calculated mismatch constant of step S180. Preferably, the stored I reflected signal and Q reflected signal of step S140 are compensated by the calculated mismatch constant of step S180.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 I/Q 신호 오차보상 방법은, 레이더 시스템이, 단계 S210에서 디지털 신호로 변환된 I 시험신호의 평균값을 산출한다. 디지털 신호로 변환된 I 시험신호를 Ii, 평균을 Iavg 라 할 때, 수식으로 표현하면 다음과 같다.Referring to FIG. 8, in the I / Q signal error compensation method according to another embodiment of the present invention, the radar system calculates an average value of the I test signals converted into digital signals in step S210. When I test signal converted to digital signal is I i and average is I avg , it can be expressed as below.

Figure 112012033914041-pat00010
(i = 1, 2, … , K)
Figure 112012033914041-pat00010
(i = 1, 2,…, K)

단계 S220에서 디지털 신호로 변환된 Q 시험신호의 평균값을 산출한다. 디지털 신호로 변환된 Q 시험신호를

Figure 112012033914041-pat00011
, 평균을
Figure 112012033914041-pat00012
라 할 때, 수식으로 표현하면 다음과 같다.In step S220, an average value of the Q test signals converted into digital signals is calculated. Q test signal converted into digital signal
Figure 112012033914041-pat00011
, Average
Figure 112012033914041-pat00012
When expressed as a formula, it is as follows.

Figure 112012033914041-pat00013
(i = 1, 2, … , K)
Figure 112012033914041-pat00013
(i = 1, 2,…, K)

I 시험신호 및 Q 시험신호의 샘플 수는 시험신호의 펄스 지속시간(τ)에 컨버터(600)의 주파수를 곱한 값이다. 즉, 샘플 수(K) = τ×(컨버터의 주파수) 가 된다.The number of samples of the I test signal and the Q test signal is a value obtained by multiplying the frequency of the converter 600 by the pulse duration τ of the test signal. That is, the number of samples K = tau x (frequency of the converter).

단계 S230에서 단계 S220의 Q 시험신호의 평균값을 단계 S210의 I 시험신호의 평균값으로 나누어 비정합상수 X를 산출한다. In step S230, the average value of the Q test signal of step S220 is divided by the average value of the I test signal of step S210 to calculate the nonmatching constant X.

즉, 비정합상수 X는

Figure 112012033914041-pat00014
이다.That is, the mismatch constant is
Figure 112012033914041-pat00014
to be.

단계 S240에서 디지털 신호로 변환된 Q 반사신호를 S230의 비정합상수로 나누어 I/Q 신호의 오차를 보상한다. The Q reflection signal converted into the digital signal in step S240 is divided by the mismatch constant of S230 to compensate for the error of the I / Q signal.

즉, 보상된 Q 반사신호는That is, the compensated Q reflected signal

Figure 112012033914041-pat00015
(j = 1, 2, …, N)
Figure 112012033914041-pat00015
(j = 1, 2,…, N)

와 같다.
Same as

이와 같이 I/Q 신호 오차를 보상을 함으로써, I 신호 및 Q 신호간의 불균형을 해소하고, 디지털 신호 처리에 있어 비정합 손실을 최소화 할 수 있다.
By compensating for the I / Q signal error in this way, the imbalance between the I signal and the Q signal can be eliminated and the mismatch loss can be minimized in the digital signal processing.

도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고장판단 방법은, 레이더 시스템이, 단계 S310에서 시험신호를 발생한다.Referring to FIG. 9, in the failure determination method according to another embodiment of the present invention, the radar system generates a test signal in step S310.

단계 S320에서 단계 S310의 시험신호를 루프백한다. 즉, 시험신호가 안테나(200)를 통해 외부로 방사하지 않고, 수신기(400)로 직접 수신된다.In step S320, the test signal of step S310 is looped back. That is, the test signal is directly received by the receiver 400 without radiating to the outside through the antenna 200.

단계 S330에서 루프백된 시험신호가 검출되었는지 판단한다.In step S330, it is determined whether the test signal looped back is detected.

단계 S360에서 루프백된 시험신호를 검출하지 못한 경우 레이더 시스템의 송수신 장치 고장으로 판단한다. 즉, 루프백된 시험신호는 수신기(400)를 직접 통과하므로 정해진 위치(시점)에서 루프백된 시험신호가 검출되지 않았다면 수신기(400) 부분에 고장이 발생한 것으로 판단한다.If the test signal looped back is not detected in step S360, it is determined that the transceiver device of the radar system is out of order. That is, since the looped test signal passes directly through the receiver 400, if the test signal looped back is not detected at a predetermined position (time), it is determined that a failure occurs in the receiver 400.

단계 S340에서 단계 S330의 검출된 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하여 디지털 신호로 변환한다.In step S340, the detected test signal of step S330 is demodulated into an I test signal and a Q test signal and converted into a digital signal.

단계 S350에서 단계 S340의 I 시험신호와 Q 시험신호의 차이값이 특정값을 초과하는지 판단한다.In step S350, it is determined whether the difference between the I test signal and the Q test signal in step S340 exceeds a specific value.

단계 S370에서 단계 S360의 시험신호 차이값이 특정값을 초과하는 경우, 레이더 시스템 복조기(500) 고장으로 판단한다. 바람직하게는 디지털 신호로 변환된 I 시험신호의 평균값과 Q 시험신호의 평균값의 차이값이 특정 값을 초과하는 경우 복조기(500) 고장으로 판단한다. 즉, |Iavg - Qavg|≥uref, (uref > 0, uref=불균형 기준값) 인 경우, 제어부(720)는 복조기(500)가 정상적으로 작동하지 않는 것으로 판단한다.
If the test signal difference value of step S360 in step S370 exceeds a specific value, it is determined that the radar system demodulator 500 has failed. Preferably, when the difference between the average value of the I test signal converted into the digital signal and the average value of the Q test signal exceeds a specific value, it is determined that the demodulator 500 has failed. That is, when | I avg -Q avg | ≥u ref , (u ref > 0, u ref = unbalance reference value), the controller 720 determines that the demodulator 500 does not operate normally.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시험신호 처리 방법에 있어서, 레이더 시스템이, 단계 S510에서 표적 탐지를 위한 송신신호를 발생하여 RF 신호를 생성한다.10, in the test signal processing method according to another embodiment of the present invention, the radar system generates an RF signal by generating a transmission signal for target detection in step S510.

단계 S515에서 송신신호의 상기 표적에 반사된 반사신호를 수신한다.In step S515 a reflection signal reflected to the target of the transmission signal is received.

단계 S520에서 단계 S515의 수신된 반사신호를 I 반사신호 및 Q 반사신호로 복조하여 디지털 신호로 변환한다.In step S520, the received reflection signal of step S515 is demodulated into an I reflection signal and a Q reflection signal and converted into a digital signal.

단계 S525에서 시험신호를 발생한다.In step S525, a test signal is generated.

단계 S530에서 단계 S525의 발생된 시험신호를 루프백한다.In step S530, the generated test signal of step S525 is looped back.

단계 S535에서 루프백된 시험신호를 검출되었는지 판단한다.In step S535, it is determined whether a loopback test signal is detected.

단계 S560에서 단계 S535의 루프백된 시험신호가 검출되지 않은 경우 레이더 시스템의 수신기(400) 고장으로 판단한다.If the loopback test signal of step S535 is not detected in step S560, it is determined that the receiver 400 of the radar system has failed.

단계 S540에서 루프백된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하여 디지털 신호로 변환한다.The test signal looped back in step S540 is demodulated into an I test signal and a Q test signal and converted into a digital signal.

단계 S545에서 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호와 상기 Q 시험신호의 차이값이 특정값 이하인지 판단한다.In step S545, it is determined whether a difference value between the I test signal and the Q test signal converted into a digital signal is equal to or less than a specific value.

단계 S565에서 단계 S545의 차이값이 특정 값을 초과하는 경우, 상기 레이더 시스템 복조기(500)를 고장으로 판단한다.If the difference value of step S545 in step S565 exceeds a specific value, it is determined that the radar system demodulator 500 is a failure.

단계 S550에서 단계 S545의 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호 및 Q 시험신호를 이용하여 비정합상수를 산출한다.The mismatch constant is calculated using the I test signal and the Q test signal converted into the digital signal of step S545 in step S550.

단계 S555에서 단계 S550의 비정합상수로써 디지털 신호로 변환된 I 반사신호 및 Q 반사신호를 보상한다.
In step S555, the I reflected signal and the Q reflected signal which have been converted into digital signals by the mismatch constant of step S550 are compensated for.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

100 : 송수신 전환기
200 : 안테나
310 : I/Q 신호 합성기
320 : 변조기
330 : CTE 스위치
340 : 송신기
400 : 수신기
500 : 복조기
600 : 컨버터
710 : 신호저장부
720 : 제어부100: transceiver switch
200: antenna
310: I / Q signal synthesizer
320: modulator
330: CTE Switch
340 transmitter
400: receiver
500: demodulator
600: Converter
710: signal storage unit
720: control unit

Claims (18)

표적 탐지를 위한 송신신호 및 시험신호를 발생하는 I/Q 신호 합성기;
상기 송신신호의 RF 신호를 생성하는 송신기;
상기 시험신호를 루프백하는 CTE 스위치;
상기 송신신호의 상기 표적에 반사된 반사신호 및 루프백된 상기 시험신호를 수신하는 수신기;
수신된 상기 반사신호를 I 반사신호 및 Q 반사신호로 복조하고, 수신된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하는 복조기;
복조된 상기 I 반사신호 및 Q 반사신호와 복조된 상기 I 시험신호 및 Q 시험신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터; 및
상기 I 반사신호 및 Q 반사신호를 보상하는 제어부;를 포함하되
상기 제어부는, 디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호의 평균값 및 상기 Q 시험신호의 평균값을 구하고, 상기 Q 시험신호의 평균값을 상기 I 시험신호의 평균값으로 나누어 비정합상수를 산출하고, 디지털 신호로 변환된 상기 Q 반사신호를 상기 비정합상수로 나누는 것
을 특징으로 하는 I/Q 신호 오차보상 레이더 시스템.
An I / Q signal synthesizer for generating a transmission signal and a test signal for target detection;
A transmitter for generating an RF signal of the transmission signal;
A CTE switch looping back the test signal;
A receiver for receiving the reflected signal reflected from the target of the transmission signal and the test signal looped back;
A demodulator for demodulating the received reflected signal into an I reflected signal and a Q reflected signal, and demodulating the received test signal into an I test signal and a Q test signal;
A converter for converting the demodulated I reflected signal and Q reflected signal and the demodulated I test signal and Q test signal into a digital signal; And
And a controller for compensating the I reflected signal and the Q reflected signal.
The control unit obtains an average value of the I test signal and a Q test signal converted into a digital signal, calculates a mismatch constant by dividing the average value of the Q test signal by the average value of the I test signal, and converts the digital signal into a digital signal. Dividing the converted Q reflected signal by the mismatch constant
I / Q signal error compensation radar system, characterized in that.
제1항에 있어서,
디지털 신호로 변환된 상기 I 반사신호 및 Q 반사신호를 저장하는 신호저장부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호 및 Q 시험신호로부터 비정합상수를 산출하고, 상기 비정합상수로써 상기 신호저장부의 I 반사신호 및 Q 반사신호를 보상하는 것
을 특징으로 하는 I/Q 신호 오차보상 레이더 시스템.
The method of claim 1,
And a signal storage unit for storing the I reflected signal and the Q reflected signal converted into digital signals.
The control unit,
Calculating a mismatch constant from the I test signal and the Q test signal converted into a digital signal, and compensating the I reflected signal and the Q reflected signal of the signal storage unit with the mismatch constant
I / Q signal error compensation radar system, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 I/Q 신호 합성기는,
상기 송신신호를 발생하고, 특정 시간 경과 후에 상기 시험신호를 발생하는 것
을 특징으로 하는 I/Q 신호 오차보상 레이더 시스템.
The method of claim 1,
The I / Q signal synthesizer,
Generating the transmission signal and generating the test signal after a specified time elapses
I / Q signal error compensation radar system, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 시험신호는,
동일한 진폭을 갖는 I 신호 및 Q 신호를 동시에 합성하는 것
을 특징으로 하는 I/Q 신호 오차보상 레이더 시스템.
The method of claim 1,
The test signal,
Combining I and Q signals of equal amplitude simultaneously
I / Q signal error compensation radar system, characterized in that.
삭제delete 삭제delete 시험신호를 루프백하는 CTE 스위치;
루프백된 상기 시험신호를 검출하는 수신기; 및
루프백된 상기 시험신호를 검출하지 못한 경우, 상기 수신기의 고장으로 판단하는 제어부;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고장판단 레이더 시스템.
A CTE switch looping back the test signal;
A receiver for detecting the test signal looped back; And
And a controller for determining that the receiver has failed when the test signal looped back is not detected.
Fault determination radar system, characterized in that.
제7항에 있어서,
상기 수신기에서 검출된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하는 복조기; 및
상기 I 시험신호 및 Q 시험신호를 디지털 신호로 변환하는 컨버터;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호와 상기 Q 시험신호의 차이값이 특정값을 초과하는 경우, 상기 복조기의 고장으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 고장판단 레이더 시스템.
The method of claim 7, wherein
A demodulator for demodulating the test signal detected by the receiver into an I test signal and a Q test signal; And
And a converter for converting the I test signal and the Q test signal into a digital signal.
The control unit,
When the difference between the I test signal and the Q test signal converted into a digital signal exceeds a specific value, determining that the demodulator is faulty
Fault determination radar system, characterized in that.
레이더 시스템이 I/Q 신호의 오차를 보상하는 I/Q 신호 오차보상 방법에 있어서,
표적 탐지를 위한 송신신호를 발생하고 RF 신호를 생성하는 단계;
상기 송신신호의 상기 표적에 반사된 반사신호를 수신하는 단계;
수신된 상기 반사신호를 I 반사신호 및 Q 반사신호로 복조하여 디지털 신호로 변환하는 제1 변환단계;
시험신호를 발생하는 단계;
발생된 상기 시험신호를 루프백하는 단계;
루프백된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하여 디지털 신호로 변환하는 제2 변환단계;
디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호의 평균값 및 상기 Q 시험신호의 평균값을 구하고, 상기 Q 시험신호의 평균값을 상기 I 시험신호의 평균값으로 나누어 비정합상수를 산출하는 단계; 및
디지털 신호로 변환된 상기 Q 반사신호를 상기 비정합상수로 나누어 보상하는 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 I/Q 신호 오차보상 방법.
In the I / Q signal error compensation method in which the radar system compensates for the error of the I / Q signal,
Generating a transmission signal for target detection and generating an RF signal;
Receiving a reflected signal reflected from the target of the transmission signal;
A first conversion step of demodulating the received reflection signal into an I reflection signal and a Q reflection signal and converting the received reflection signal into a digital signal;
Generating a test signal;
Looping back the generated test signal;
A second conversion step of demodulating the looped test signal into an I test signal and a Q test signal and converting the result into a digital signal;
Calculating an average value of the I test signal and an average value of the Q test signal converted into a digital signal, and calculating a mismatch constant by dividing the average value of the Q test signal by the average value of the I test signal; And
Compensating for dividing the Q reflected signal converted into a digital signal by the mismatch constant.
I / Q signal error compensation method characterized in that.
제9항에 있어서,
디지털 신호로 변환된 I 반사신호 및 Q 반사신호를 저장하는 단계;를 더 포함하고,
상기 보상하는 단계는,
저장된 상기 I 반사신호 및 Q 반사신호를 상기 비정합상수로써 보상하는 것
을 특징으로 하는 I/Q 신호 오차보상 방법.
10. The method of claim 9,
And storing the I reflected signal and the Q reflected signal converted into digital signals.
Wherein the compensating comprises:
Compensating the stored I reflected signal and Q reflected signal with the mismatch constant
I / Q signal error compensation method characterized in that.
제9항에 있어서,
상기 시험신호를 발생하는 단계는,
상기 송신신호를 발생하고 특정 시간 경과 후에 상기 시험신호를 발생하는 것
을 특징으로 하는 I/Q 신호 오차보상 방법.
10. The method of claim 9,
Generating the test signal,
Generating the test signal after a specific time elapses from generating the transmission signal
I / Q signal error compensation method characterized in that.
제9항에 있어서,
상기 시험신호는,
동일한 진폭을 갖는 I 신호 및 Q 신호를 동시에 합성하는 것
을 특징으로 하는 I/Q 신호 오차보상 방법.
10. The method of claim 9,
The test signal is,
Combining I and Q signals of equal amplitude simultaneously
I / Q signal error compensation method characterized in that.
삭제delete 삭제delete 레이더 시스템이 고장여부를 판단하는 고장판단 방법에 있어서,
시험신호를 발생하여 루프백하는 단계;
루프백된 상기 시험신호를 검출하는 단계; 및
루프백된 상기 시험신호를 검출하지 못한 경우, 상기 레이더 시스템의 수신기 고장으로 판단하는 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 고장판단 방법.
In the failure determination method for determining whether the radar system is a failure,
Generating and looping back a test signal;
Detecting the test signal looped back; And
Determining that the receiver failure of the radar system is not detected when the test signal looped back is not detected.
Failure determination method characterized in that.
제15항에 있어서,
검출된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하여 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호와 상기 Q 시험신호의 차이값이 특정값을 초과하는 경우, 상기 레이더 시스템의 복조기 고장으로 판단하는 단계;를 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 고장판단 방법.
16. The method of claim 15,
Demodulating the detected test signal into an I test signal and a Q test signal and converting the test signal into a digital signal; And
If the difference between the I test signal and the Q test signal converted into a digital signal exceeds a specific value, determining that the demodulator failure of the radar system;
Failure determination method characterized in that.
레이더 시스템이 시험신호를 처리하는 시험신호 처리 방법에 있어서,
표적 탐지를 위한 송신신호를 발생하여 RF 신호를 생성하는 단계;
상기 송신신호의 상기 표적에 반사된 반사신호를 수신하는 단계;
수신된 상기 반사신호를 I 반사신호 및 Q 반사신호로 복조하여 디지털 신호로 변환하는 제1 변환단계;
시험신호를 발생하는 단계;
발생된 상기 시험신호를 루프백하는 단계;
루프백된 상기 시험신호가 검출되지 않은 경우, 상기 레이더 시스템의 수신기 고장으로 판단하는 단계;
루프백된 상기 시험신호를 I 시험신호 및 Q 시험신호로 복조하여 디지털 신호로 변환하는 제2 변환단계;
디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호의 평균값 및 상기 Q 시험신호의 평균값을 구하고, 상기 Q 시험신호의 평균값을 상기 I 시험신호의 평균값으로 나누어 비정합상수를 산출하는 단계; 및
디지털 신호로 변환된 상기 Q 반사신호를 상기 비정합상수로 나누어 보상하는 단계;를 포함하는 것
을 특징으로 하는 시험신호 처리 방법.
In the test signal processing method in which the radar system processes the test signal,
Generating an RF signal by generating a transmission signal for target detection;
Receiving a reflected signal reflected from the target of the transmission signal;
A first conversion step of demodulating the received reflection signal into an I reflection signal and a Q reflection signal and converting the received reflection signal into a digital signal;
Generating a test signal;
Looping back the generated test signal;
Determining that the receiver failure of the radar system is detected when the test signal looped back is not detected;
A second conversion step of demodulating the looped test signal into an I test signal and a Q test signal and converting the result into a digital signal;
Calculating an average value of the I test signal and an average value of the Q test signal converted into a digital signal, and calculating a mismatch constant by dividing the average value of the Q test signal by the average value of the I test signal; And
Compensating for dividing the Q reflected signal converted into a digital signal by the mismatch constant.
Test signal processing method characterized in that.
제17항에 있어서,
디지털 신호로 변환된 상기 I 시험신호와 상기 Q 시험신호의 차이값이 특정값을 초과하는 경우, 상기 레이더 시스템 복조기를 고장으로 판단하는 단계;를 더 포함하는 것
을 특징으로 하는 시험신호 처리 방법.18. The method of claim 17,
If the difference between the I test signal and the Q test signal converted into a digital signal exceeds a specific value, determining the radar system demodulator as a failure;
Test signal processing method characterized in that.
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