KR101239166B1 - Frequency modulated continuous wave proximity sensor - Google Patents

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KR101239166B1
KR101239166B1 KR1020120023714A KR20120023714A KR101239166B1 KR 101239166 B1 KR101239166 B1 KR 101239166B1 KR 1020120023714 A KR1020120023714 A KR 1020120023714A KR 20120023714 A KR20120023714 A KR 20120023714A KR 101239166 B1 KR101239166 B1 KR 101239166B1
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frequency
power amplifier
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transmission signal
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KR1020120023714A
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최재현
정명숙
엄원영
김완주
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국방과학연구소
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Abstract

PURPOSE: An FMCW proximity sensor is provided to measure distance and speed of a target in a short distance without having any detection blind zone within a short distance. CONSTITUTION: An RF transceiver(200) transmits a FMCW transmission signal through a reception antenna unit(100) and delays a reception signal reflected from a target object of the transmission signal for a predetermined time through the reception antenna unit. A signal processing unit(300) extracts distance and speed of the target object by receiving the transmission signal transmitted from the RF transceiver unit and the delayed reception signal. [Reference numerals] (100) Antenna unit; (200) RF transceiver

Description

ＦＭＣＷ 근접 센서{Frequency Modulated Continuous Wave Proximity Sensor}FMC proximity sensor {Frequency Modulated Continuous Wave Proximity Sensor}

본 발명은 FMCW 레이더 분야에 사용되는 기술로서, 상세하게는 주파수 변조된 연속파형의 마이크로파 또는 밀리미터파를 이용하여 근거리 목표물의 거리 및 상대속도를 측정하기 위한 FMCW 근접 센서에 대한 것이다.The present invention relates to a technique used in the field of FMCW radar, and more particularly, to an FMCW proximity sensor for measuring the distance and relative speed of a near target using a frequency modulated continuous wave microwave or millimeter wave.

일반적으로, FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave; 주파수 변조 연속파) 근접센서는 목표물의 거리 및 속도를 측정하기 위한 것으로, 다른 레이더 또는 센서들에 비해 상대적으로 저전력 및 작은 탐지 대역폭 등을 필요로 하기 때문에 소형 제작이 가능하며 근거리용(수십 ~ 수백 m)으로 사용될 수 있다. 또한, 높은 거리 분해능 등의 장점을 가지고 있다. 특히, 밀리미터파 센서는 소형, 경량, 저비용, 높은 분해능 및 높은 정확도의 장점이 있기 때문에 근래에는 지능형 자율 주행 제어(AICC, Autonomous Intelligent Cruise Control), 산업용 레벨 게이지(Level Gauge), 이미징(Imaging) 및 실내 존재감지(Indoor Presence Detection) 등 탐지하고자 하는 목표물의 거리 및 속도를 측정하는데 사용된다.In general, FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) proximity sensors are designed to measure the distance and velocity of targets, and because they require relatively low power and a small detection bandwidth compared to other radars or sensors, they are compact. This is possible and can be used for short distances (tens of hundreds to hundreds of meters). It also has advantages such as high distance resolution. In particular, millimeter wave sensors have the advantages of small size, light weight, low cost, high resolution, and high accuracy, so these days, intelligent autonomous cruise control (AICC), industrial level gauge, imaging and It is used to measure the distance and speed of the target to be detected, such as indoor presence detection.

도 1은 종래 기술에 따른 FMCW 근접센서의 구성도로서, FMCW 근접센서는 송수신용의 안테나부(400)와; 안테나부(400)를 통해 주파수 변조된 연속 파형(FMCW; Frequency Modulated Continuous Wave)의 송신신호를 송신하고, 안테나부(400)를 통해 상기 송신신호에 대해 목표물에 반사된 수신신호를 수신하는 RF 송수신부(500)와; RF 송수신부(500)로부터 상기 송신 신호와 수신신호를 수신하여 목표물의 거리 및 속도를 추출하는 신호처리부(600)를 포함한다. 여기서, 신호처리부(600)는, RF 송수신부(500)로부터 수신된 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 변환기(610); A/D 변환기(610)에서 변환된 디지털 신호를 고속푸리에 변환하는 FFT 처리기(620); FFT 처리기에서 고속푸리에 변환된 디지털 신호를 이용하여 목표물의 거리 및 속도를 계산하는 DSP 처리기(630)를 구비한다. 또한, DSP 처리기(630)는 제어신호를 통해 RF 송수신부(500)를 제어할 수 있다.1 is a configuration diagram of a FMCW proximity sensor according to the prior art, the FMCW proximity sensor is an antenna unit 400 for transmitting and receiving; RF transmission and reception for transmitting a transmission signal of a frequency modulated continuous wave (FMCW) through the antenna unit 400 and receiving a received signal reflected to a target for the transmission signal through the antenna unit 400 A part 500; It includes a signal processing unit 600 for receiving the transmission signal and the received signal from the RF transceiver 500 to extract the distance and speed of the target. Here, the signal processor 600 includes an A / D converter 610 for converting a signal received from the RF transceiver 500 into a digital signal; An FFT processor 620 for fast Fourier transforming the digital signal converted by the A / D converter 610; The FFT processor includes a DSP processor 630 for calculating a distance and a speed of a target by using a fast Fourier transformed digital signal. In addition, the DSP processor 630 may control the RF transceiver 500 through a control signal.

도 2는 도 1의 RF 송수신부의 구성을 나타내기 위한 도로서, RF 송수신부(500)는, 주파수 변조된 연속 파형을 갖는 송신신호를 발생하는 전압조정발진기(510)와; 전압조정발진기(510)에서 발생된 송신신호를 증폭하는 전력증폭기(520)와; 전력증폭기(520)에서 증폭된 송신신호에 대해 설정된 신호대역 외의 주파수 성분을 필터링하여 안테나부(400)의 송신 안테나(410)로 전송하는 송신 대역통과 여파기(530)와; 안테나부(400)의 수신 안테나(420)로부터 수신된 수신신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(540)와; 저잡음 증폭기(540)로부터 증폭된 수신신호와 전압조정발진기(510)로부터 송신신호의 주파수를 합성하여 신호처리부(600)로 출력하는 주파수 혼합기(560)를 구비한다.2 is a diagram showing the configuration of the RF transceiver of FIG. 1, wherein the RF transceiver 500 includes: a voltage adjusting oscillator 510 for generating a transmission signal having a continuous waveform frequency-modulated; A power amplifier 520 for amplifying the transmission signal generated by the voltage adjusted oscillator 510; A transmission bandpass filter 530 for filtering a frequency component other than the signal band set for the transmission signal amplified by the power amplifier 520 and transmitting the filtered frequency component to the transmission antenna 410 of the antenna unit 400; A low noise amplifier 540 for amplifying the received signal received from the receive antenna 420 of the antenna unit 400; And a frequency mixer 560 for combining the received signal amplified by the low noise amplifier 540 and the frequency of the transmitted signal from the voltage adjusting oscillator 510 and outputting the synthesized frequency to the signal processor 600.

도 3은 FMCW 근접센서의 송수신 신호 파형 및 중간 주파수의 신호파형을 나타내는 도로서, 도 3을 참조하면, 종래에 따른 FMCW 근접센서는 연속 파형 신호를 주파수 변조하여 목표물로 송신한 송신 신호 ft(Hz)와 이에 반사되어 수신된 수신 신호 fr(Hz)의 차 주파수(ft-fr)인 중간주파수 fif(Hz)를 추출하여 목표물의 거리 및 속도를 측정한다. 도 3의 송신 신호는 삼각파 변조한 경우로서, 주기 Tm(sec), 주파수 변조 대역폭 ΔF(Hz)를 가진다. 수신 신호는 목표물에 반사되어 진행거리 R(m)에 해당하는 지연 시간 τ=2R/C(sec) 만큼 지연되고, 목표물과의 상대속도(Vr)에 해당하는 만큼의 도플러 천이 fd=2Vr/λ가 발생한다. 따라서, 중간주파수 fif(Hz)는 다음 수학식 1 및 수학식 2와 같이 계산된다.3 is When Standing road showing a signal waveform of the reception signal waveform and the center frequency of the FMCW proximity sensor, with reference to Figure 3, FMCW proximity sensor according to the prior art are transmitted by the transmission to the target to frequency modulate a continuous wave signal signal f t ( Hz) and the intermediate frequency f if (Hz), which is the difference frequency (f t -f r ) of the received signal f r (Hz) reflected and received, are measured for the distance and speed of the target. The transmission signal of FIG. 3 is a case of triangular wave modulation and has a period T m (sec) and a frequency modulation bandwidth ΔF (Hz). The received signal is Doppler shifted as much as to be reflected to the target delay by a delay time τ = 2R / C (sec) corresponding to the proceeding distance R (m), corresponding to the relative speed (V r) of the target f d = 2Vr / λ occurs. Therefore, the intermediate frequency f if (Hz) is calculated as in Equations 1 and 2 below.

Figure 112012018772765-pat00001
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Figure 112012018772765-pat00002
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여기서, fm은 변조 주파수이고, C는 자유 공간상의 전파속도이며, λ는 신호의 파장을 나타낸다. 이 때, 비트 주파수 fb는 거리 R에 비례하고 fd는 상대속도 Vr에 비례한다. 수학식 1과 2로부터 비트 주파수 fb(Hz)와 도플러주파수 fd(Hz)는 각각 다음 수학식 3, 4로 계산된다.Where f m is the modulation frequency, C is the propagation velocity in free space, and λ represents the wavelength of the signal. At this time, the bit frequency f b is proportional to the distance R and f d is proportional to the relative speed V r . From Equations 1 and 2, the bit frequency f b (Hz) and the Doppler frequency f d (Hz) are calculated by Equations 3 and 4, respectively.

Figure 112012018772765-pat00003
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Figure 112012018772765-pat00004
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즉, 수학식 1에 해당하는 up-sweep 시의 중간 주파수 fif - upsweep(Hz)과 수학식 2에 해당하는 down-sweep시의 중간주파수 fif - downsweep(Hz)을 검출하고, 이를 수학식 3과 수학식 4로부터 비트주파수fb와 도플러주파수fd를 추출하면, 주파수 변조대역폭 ΔF와 변조주파수 fm 및 파장 λ는 미리 설정된 값이므로 목표물과의 거리 R(m)과 상대속도 Vr을 구할 수 있다.That is, the intermediate frequency during the upsweep corresponding to the equation 1 f if - upsweep (Hz) and the intermediate frequency during the downsweep corresponding to Equation 2 f if - detecting a downsweep (Hz), and this equation Extracting the bit frequency f b and the Doppler frequency f d from Equation 3 and Equation 4, the frequency modulation bandwidth ΔF, the modulation frequency fm and the wavelength λ are preset values, so that the distance R (m) and the relative speed Vr from the target can be obtained. have.

그런데, 송신신호의 안테나 비정합, 안테나 간 혼선(Crosstalk) 및 기판 상에서의 누설 등 여러 가지 경로에 의한 누설 신호들은 실제 목표물과 유사한 중간주파수 대역의 낮은 주파수 성분 또는 DC 성분을 생성한다. 이러한 근거리에 해당하는 누설 잡음 신호는 주파수 상에서 목표물 신호로부터 분리할 수 없고, 일반적으로 실제 목표물 반사신호보다 그 크기가 상대적으로 크기 때문에 근거리 내 탐지 불능구역(Blind Zone)이 생겨 아주 짧은 거리 영역 내에서 목표물의 거리 및 속도를 측정할 수 없는 문제점이 있었다.However, leakage signals due to various paths such as antenna mismatch of transmission signals, crosstalk between antennas, and leakage on a substrate generate low frequency components or DC components in an intermediate frequency band similar to actual targets. This short-range leakage noise signal cannot be separated from the target signal in frequency, and is generally larger in magnitude than the actual target reflected signal, so that a blind zone is formed in the short range, so that it can be located within a very short distance region. There was a problem that can not measure the distance and speed of the target.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 지연장치를 통해 수신신호를 설정된 시간만큼 시간지연시켜 누설 잡음에 의한 영향을 회피함으로써, 근거리 내 탐지 불능구역(Blind Zone)이 없이 아주 짧은 거리 영역 내에서도 목표물의 거리 및 속도를 측정할 수 있는 FMCW 근접센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, by delaying the received signal by a set time through a delay device to avoid the effects of leakage noise, the distance of the target within a very short distance area without a blind zone in the near distance And an object of the present invention is to provide a FMCW proximity sensor capable of measuring speed.

또한, 송수신 신호에 대한 주파수 일관성을 유지하여 위상 잡음에 대한 영향을 최소화함으로써, 광대역의 선형성이 우수한 FMCW 근접센서를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, it is another object to provide a FMCW proximity sensor having excellent linearity of the broadband by maintaining the frequency coherence for the transmitted and received signal to minimize the effect on the phase noise.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 FMCW 근접센서는, 송수신용의 안테나부와; 상기 안테나부를 통해 주파수 변조된 연속 파형(FMCW; Frequency Modulated Continuous Wave)의 송신신호를 송신하고, 상기 안테나부를 통해 상기 송신신호에 대해 목표물에 반사되어 수신된 수신신호를 설정된 시간만큼 시간지연 처리시키는 RF 송수신부와; 상기 RF 송수신부로부터 상기 송신 신호와 시간지연 처리된 수신신호를 수신하여 목표물의 거리 및 속도를 추출하는 신호처리부를 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, FMCW proximity sensor according to the present invention, the antenna unit for transmitting and receiving; RF for transmitting a frequency-modulated continuous wave (FMCW) transmission signal through the antenna unit and time-delaying the received signal reflected by a target to the transmission signal through the antenna unit for a predetermined time A transceiver; And a signal processor that receives the transmission signal and the time delayed received signal from the RF transceiver and extracts a distance and a speed of a target.

이 때, 상기 RF 송수신부는, 주파수 변조된 연속 파형을 갖는 송신신호를 발생하는 전압조정발진기와; 상기 전압조정발진기에서 발생된 송신신호를 증폭하는 전력증폭기와; 상기 전력증폭기에서 증폭된 송신신호에 대해 설정된 신호대역 외의 주파수 성분을 필터링하여 상기 안테나부로 전송하는 송신 대역통과 여파기와; 상기 안테나부로부터 수신된 상기 수신신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와; 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 수신신호를 설정된 시간만큼 시간지연 처리하는 지연장치와; 상기 지연장치로부터 시간지연처리된 수신신호와, 상기 전압조정발진기로부터 상기 송신신호의 주파수를 합성하여 상기 신호처리부로 출력하는 주파수 혼합기를 구비하는 것을 특징으로 한다.At this time, the RF transceiver, a voltage adjusting oscillator for generating a transmission signal having a frequency-modulated continuous waveform; A power amplifier for amplifying a transmission signal generated by the voltage regulated oscillator; A transmission bandpass filter for filtering frequency components other than the signal band set for the transmission signal amplified by the power amplifier and transmitting the filtered frequency components to the antenna unit; A low noise amplifier for amplifying the received signal received from the antenna unit; A delay device for time-delaying the received signal amplified by the low noise amplifier for a set time; And a frequency mixer for synthesizing the received signal delayed from the delay device and the frequency of the transmission signal from the voltage adjusting oscillator and outputting the synthesized frequency to the signal processor.

특히, 상기 지연장치는 지연소자 또는 지연케이블을 사용하여, 상기 증폭된 수신신호를 설정된 시간만큼 지연시킨 후 출력하는 것을 특징으로 한다.In particular, the delay apparatus is characterized by delaying the amplified received signal by a predetermined time using a delay element or a delay cable and outputting the delayed signal.

또한, 상기 전압조정 발진기는, 기준클럭신호를 발생하는 기준클럭신호발생부와; 상기 기준클럭신호발생부로부터 기준클럭신호를 입력받아 주파수변조된 연속파형을 갖는 송신신호를 발생하는 직접디지털합성기(DDS: Direct Digital Synthesizer)를 더 구비할 수 있다.The voltage adjusting oscillator may include: a reference clock signal generator for generating a reference clock signal; A direct digital synthesizer (DDS) for receiving a reference clock signal from the reference clock signal generator and generating a transmission signal having a frequency modulated continuous waveform may be further included.

또한, 상기 RF 송수신부는, 상기 직접디지털합성기의 주파수 변조된 연속파형을 갖는 송신신호의 주파수를 일정하게 유지하기 위한 제1 위상고정루프(PLL: phase locked loop)를 구비할 수 있고, 나아가서, 상기 제1 위상고정루프로부터 위상고정된 송신신호에 대해 설정된 주파수 이하의 주파수만을 통과시키는 저역통과필터(Low pass filter)를 더 구비할 수 있다.The RF transceiver may include a first phase locked loop (PLL) for maintaining a constant frequency of a transmission signal having a frequency modulated continuous waveform of the direct digital synthesizer. A low pass filter may be further provided to pass only a frequency lower than or equal to a frequency set for the phase-locked transmission signal from the first phase-locked loop.

또한, 상기 RF 송수신부는, 상기 기준클럭신호발생부의 기준클럭신호를 입력받아 주파수가 일정하게 유지되는 국부발진신호를 출력하는 제2 위상고정루프와, 상기 제2 위상고정루프에 의해 위상 고정된 국부발진신호에 대해 미리 설정된 신호대역 외의 주파수 성분을 필터링하는 제2 대역통과 여파기와, 상기 제2 대역통과 여파기에서 필터링된 국부발진신호를 증폭하는 제2 전력증폭기와, 상기 저역통과필터를 통과한 송신신호와, 상기 제2 전력증폭기에서 증폭된 국부발진신호의 주파수를 합성하여 상기 전력증폭기로 출력하는 상향 주파수혼합기를 더 구비할 수 있다.The RF transceiver may further include a second phase locked loop configured to receive a reference clock signal of the reference clock signal generator and output a local oscillation signal having a constant frequency, and a phase locked by the second phase locked loop. A second bandpass filter for filtering frequency components out of a predetermined signal band for the oscillation signal, a second power amplifier for amplifying a local oscillation signal filtered by the second bandpass filter, and a transmission passing through the lowpass filter The apparatus may further include an uplink frequency mixer for synthesizing a signal and a frequency of the local oscillation signal amplified by the second power amplifier and outputting the synthesized signal to the power amplifier.

또한, 상기 RF 송수신부는, 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 수신신호와, 상기 제2 전력증폭기에서 증폭된 국부발진신호의 주파수를 합성하여 상기 지연장치로 출력하는 하향 주파수혼합기를 더 구비할 수 있다. The RF transceiver may further include a downlink frequency mixer for synthesizing the frequency of the received signal amplified by the low noise amplifier and the local oscillation signal amplified by the second power amplifier and outputting the synthesized frequency to the delay device.

또한, 상기 RF 송수신부는, 상기 저역통과필터를 통과한 송신신호를 증폭하는 제3 전력증폭기와, 상기 지연장치로부터 시간지연처리된 수신신호를 증폭하는 제4 전력증폭기를 더 구비하되, 상기 주파수 혼합기는 상기 제3 전력증폭기로 증폭된 송신신호와, 상기 제4 전력증폭기로 증폭된 시간지연처리된 수신신호를 혼합하여 I 및 Q의 중간주파수 신호를 출력하는 I/Q 주파수 혼합기인 것이 바람직하다.The RF transceiver may further include a third power amplifier for amplifying a transmission signal passing through the low pass filter, and a fourth power amplifier for amplifying a time delay processed reception signal from the delay device. Is an I / Q frequency mixer for mixing the transmission signal amplified by the third power amplifier and the time delayed reception signal amplified by the fourth power amplifier to output an intermediate frequency signal of I and Q.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 지연장치를 통해 수신신호를 설정된 시간만큼 시간지연시켜 누설 잡음에 의한 영향을 회피함으로써, 근거리 내 탐지 불능구역(Blind Zone)이 없이 아주 짧은 거리 영역 내에서도 목표물의 거리 및 속도를 측정할 수 있다.According to the present invention as described above, by delaying the received signal by a set time through a delay device to avoid the effects of leakage noise, the distance and the target of the target within a very short distance area without the blind zone (Blind Zone) You can measure the speed.

또한, 송수신 신호에 대한 주파수 일관성을 유지하여 위상 잡음에 대한 영향을 최소화함으로써, 광대역의 선형성이 우수한 FMCW 근접센서를 제공할 수 있다.In addition, by minimizing the influence on the phase noise by maintaining the frequency coherence for the transmitted and received signals, it is possible to provide an FMCW proximity sensor excellent in the linearity of the broadband.

도 1은 종래 기술에 따른 FMCW 근접센서의 구성을 나타내는 도.
도 2는 도 1의 RF 송수신부 및 안테나부의 구성을 나타내는 도.
도 3은 FMCW 근접센서의 송수신 신호 파형 및 중간주파수의 신호파형을 나타내는 도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 FMCW 근접센서의 구성을 나타내는 도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 송수신부 및 안테나부의 구성을 나타내는 도.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 RF 송수신부 및 안테나부의 구성을 나타내는 도.
도 7은 종래 기술에 따른 IF 주파수 대역의 신호도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 IF 주파수 대역의 신호도이다.1 is a view showing the configuration of the FMCW proximity sensor according to the prior art.
2 is a diagram illustrating a configuration of an RF transceiver and an antenna of FIG. 1.
Figure 3 is a diagram showing the signal waveform of the transmission and reception signal waveform and the intermediate frequency of the FMCW proximity sensor.
4 is a view showing the configuration of the FMCW proximity sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing the configuration of the RF transceiver and the antenna unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing the configuration of the RF transceiver and the antenna unit according to another embodiment of the present invention.
7 is a signal diagram of an IF frequency band according to the prior art.
8 is a signal diagram of an IF frequency band according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 FMCW 근접센서의 구성을 나타내는 도로서, 본 발명에 따른 FMCW 근접센서는, 송수신용의 안테나부(100)와; 안테나부(100)를 통해 주파수 변조된 연속 파형(FMCW; Frequency Modulated Continuous Wave)의 송신신호를 송신하고, 안테나부(100)를 통해 상기 송신신호에 대해 목표물에 반사되어 수신된 수신신호를 설정된 시간만큼 시간지연 처리시키는 RF 송수신부(200)와; RF 송수신부(200)로부터 상기 송신 신호와 시간지연 처리된 수신신호를 수신하여 목표물의 거리 및 속도를 추출하는 신호처리부(300)를 포함하여 구성된다. 여기서, 신호처리부(300)는, RF 송수신부(200)로부터 수신된 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 변환기(310); A/D 변환기에서 변환된 디지털 신호를 고속푸리에 변환하는 FFT 처리기(320); FFT 처리기에서 고속푸리에 변환된 디지털 신호를 이용하여 목표물의 거리 및 속도를 계산하는 DSP 처리기(330)를 구비한다. 또한, DSP 처리기(330)는 제어신호를 통해 RF 송수신부(200)를 제어할 수 있다. 한편, 신호처리부(300)는 공지된 구성으로서 보다 자세한 설명은 생략하기로 한다.4 is a view showing the configuration of the FMCW proximity sensor according to an embodiment of the present invention, the FMCW proximity sensor according to the present invention, the antenna unit 100 for transmission and reception; A time period for transmitting a transmission signal of a frequency modulated continuous wave (FMCW) through the antenna unit 100 and reflecting the target signal to the transmission signal through the antenna unit 100 to set a received signal. An RF transceiver 200 for processing time delay as much as; It includes a signal processor 300 for receiving the transmission signal and the time-delayed received signal from the RF transceiver 200 to extract the distance and the speed of the target. Here, the signal processor 300 includes an A / D converter 310 for converting a signal received from the RF transceiver 200 into a digital signal; An FFT processor 320 for fast Fourier transforming the digital signal converted by the A / D converter; The FFT processor includes a DSP processor 330 for calculating a distance and a speed of a target using a fast Fourier transformed digital signal. In addition, the DSP processor 330 may control the RF transceiver 200 through a control signal. On the other hand, the signal processing unit 300 is a known configuration and a detailed description thereof will be omitted.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RF 송수신부의 구성을 나타내기 위한 도로서, 도 5에서와 같이, 본 발명에 따른 RF 송수신부(200)는, 주파수 변조된 연속 파형을 갖는 송신신호를 발생하는 전압조정발진기(210)와; 전압조정발진기(210)에서 발생된 송신신호를 증폭하는 전력증폭기(220)와; 전력증폭기(220)에서 증폭된 송신신호에 대해 설정된 신호대역 외의 주파수 성분을 필터링하여 안테나부(100)로 전송하는 송신 대역통과 여파기(230)와; 안테나부(100)로부터 수신된 상기 수신신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(240)와; 저잡음 증폭기(240)에서 증폭된 수신신호를 설정된 시간만큼 시간지연 처리하는 지연장치(250)와; 지연장치(250)로부터 시간지연처리된 수신신호와, 전압조정발진기(210)로부터 상기 송신신호의 주파수를 합성하여 신호처리부(300)로 전송하는 주파수 혼합기(260)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 안테나부(100)는 송신신호를 출력하는 송신 안테나(110)와, 수신신호를 수신하는 수신 안테나(120)를 구비할 수 있다.5 is a diagram illustrating a configuration of an RF transceiver according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the RF transceiver 200 according to the present invention is configured to transmit a transmission signal having a continuous waveform with frequency modulation. Generating a voltage regulated oscillator 210; A power amplifier 220 for amplifying the transmission signal generated by the voltage regulated oscillator 210; A transmission bandpass filter 230 for filtering frequency components other than the signal band set for the transmission signal amplified by the power amplifier 220 and transmitting the filtered frequency components to the antenna unit 100; A low noise amplifier (240) for amplifying the received signal received from the antenna unit (100); A delay device 250 for time-delaying the received signal amplified by the low noise amplifier 240 by a predetermined time; And a frequency mixer 260 for synthesizing the received signal time-delayed from the delay device 250 and the frequency of the transmission signal from the voltage adjusting oscillator 210 and transmitting the synthesized frequency to the signal processing unit 300. Here, the antenna unit 100 may include a transmission antenna 110 for outputting a transmission signal and a reception antenna 120 for receiving a reception signal.

특히, 상기 지연장치(500)는 지연소자(delay element) 또는 지연케이블(delay cable)을 사용하여, 상기 증폭된 수신신호를 설정된 시간만큼 지연시킨 후 출력하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 지연소자로는 BAW(Bulk Acoustic Wave)지연소자 및 SAW(Surface Acoustic Wave) 여파기 등이 있다. In particular, the delay apparatus 500 may delay and output the amplified received signal by a predetermined time using a delay element or a delay cable. Here, the delay elements include a bulk acoustic wave (BAW) delay element and a surface acoustic wave (SAW) filter.

다시 말해, 전압조정발진기(210)는 주파수 변조된 연속파형을 발생하고, 이는 전력 증폭기(220)를 통해 증폭되며, 송신 대역통과 여파기(230)를 거쳐 원하는 신호대역 외의 주파수 성분을 억제하여 송신안테나(110)를 통해 공간상으로 송신한다. 목표물에서 반사된 신호는 수신안테나(120)를 통해 수신되고, 이는 저잡음 증폭기(240)를 통해 증폭되며 또한 수신단의 잡음지수를 억제한다. 저잡음 증폭기(240)를 통과한 수신 신호는 지연 장치(250)를 통해 시간 지연이 되고, 이는 주파수 혼합기(260)로 인가되어 결과적으로 주파수 혼합기(36) 출력으로 수학식 1과 수학식 2로 표현되는 중간주파수 fif(Hz)를 얻게 된다. 여기에서 지연 장치(250)는 BAW(Bulk Acoustic Wave) 지연 소자, SAW(Surface Acoustic Wave) 여파기 또는 케이블 등 지연 길이에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 지연 장치(250)의 유효 지연 시간이 τd라 하고, 이에 따른 유효 거리를

Figure 112012018772765-pat00005
로 표현하면, 수학식 3을 다음의 [수학식 5]로 나타낼 수 있다. In other words, the voltage regulating oscillator 210 generates a frequency modulated continuous waveform, which is amplified by the power amplifier 220 and suppresses frequency components outside the desired signal band through the transmission band pass filter 230 to transmit a transmission antenna. Transmit over space 110. The signal reflected from the target is received through the receiving antenna 120, which is amplified by the low noise amplifier 240 and also suppresses the noise figure of the receiving end. The received signal passing through the low noise amplifier 240 becomes a time delay through the delay device 250, which is applied to the frequency mixer 260 and consequently represented by Equations 1 and 2 at the output of the frequency mixer 36. You get the intermediate frequency f if (Hz). The delay device 250 may be selected and used according to a delay length such as a bulk acoustic wave (BAW) delay element, a surface acoustic wave (SAW) filter, or a cable. The effective delay time of the delay device 250 is τ d , and the effective distance accordingly
Figure 112012018772765-pat00005
In Equation 3, Equation 3 may be represented by Equation 5 below.

Figure 112012018772765-pat00006
Figure 112012018772765-pat00006

결국, 유효 지연 시간이 τd를 갖는 지연 장치(250) 사용함으로써 수학식 5로 표현되는 비트 신호 fb에

Figure 112012018772765-pat00007
만큼의 주파수가 더해져서 상기한 누설 잡음 신호의 영향을 회피할 수 있게 된다.As a result, by using the delay device 250 having an effective delay time τ d , the bit signal f b represented by Equation 5 is used.
Figure 112012018772765-pat00007
By adding the frequencies, the influence of the leakage noise signal described above can be avoided.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 RF 송수신부의 구성을 나타내기 위한 도로서, 도 6에서와 같이, 본 발명에 따른 RF 송수신부(200)는 전력증폭기(220), 송신 대역통과 여파기(230), 저잡음 증폭기(240), 지연장치(250), 주파수혼합기(260) 외에 추가적으로, 제1 위상고정루프(213), 저역통과필터(214), 제2 위상고정루프(271), 제2 대역통과 여파기(272), 제2 전력증폭기(273), 상향주파수 혼합기(274), 하향 주파수 혼합기(275), 제3 전력증폭기(281), 제4 전력증폭기(282) 및 수신 대역통과 여파기(290)를 더 구비할 수 있다.6 is a view showing the configuration of an RF transceiver according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the RF transceiver 200 according to the present invention includes a power amplifier 220 and a transmission band pass. In addition to the filter 230, the low noise amplifier 240, the delay device 250, and the frequency mixer 260, the first phase locked loop 213, the low pass filter 214, the second phase locked loop 271, Second bandpass filter 272, second power amplifier 273, uplink mixer 274, downlink mixer 275, third power amplifier 281, fourth power amplifier 282 and receive bandpass The filter 290 may be further provided.

보다 구체적으로, 상기 전압조정 발진기(210)는, 기준클럭신호를 발생하는 기준클럭신호발생부(211)와; 기준클럭신호발생부(211)로부터 기준클럭신호를 입력받아 주파수변조된 연속파형을 갖는 송신신호를 발생하는 직접디지털합성기(DDS: Direct Digital Synthesizer)(212)를 더 구비할 수 있다.More specifically, the voltage adjusting oscillator 210 includes: a reference clock signal generator 211 for generating a reference clock signal; A direct digital synthesizer (DDS) 212 for receiving a reference clock signal from the reference clock signal generator 211 and generating a transmission signal having a frequency modulated continuous waveform may be further provided.

또한, 상기 RF 송수신부(200)는, 직접디지털합성기(212)의 주파수 변조된 연속파형을 갖는 송신신호의 주파수를 일정하게 유지하기 위한 제1 위상고정루프(PLL: phase locked loop)(213)를 구비할 수 있고, 나아가서, 제1 위상고정루프(213)로부터 위상고정된 송신신호에 대해 설정된 주파수 이하의 주파수만을 통과시키는 저역통과필터(LPF: Low pass filter)(214)를 더 구비할 수 있다.In addition, the RF transceiver 200 may include a first phase locked loop (PLL) 213 for maintaining a constant frequency of a transmission signal having a frequency modulated continuous waveform of the direct digital synthesizer 212. And a low pass filter (LPF) 214 for passing only frequencies below a frequency set for the phase-locked transmission signal from the first phase-locked loop 213. have.

또한, 상기 RF 송수신부(200)는, 상기 기준클럭신호발생부(211)로부터 기준클럭신호를 입력받아 주파수가 일정하게 유지되는 국부발진신호를 출력하는 제2 위상고정루프(271)와, 제2 위상고정루프(271)에 의해 위상 고정된 국부발진신호에 대해 미리 설정된 신호대역 외의 주파수 성분을 필터링하는 제2 대역통과 여파기(272)와, 제2 대역통과 여파기(272)에서 필터링된 국부발진신호를 증폭하는 제2 전력증폭기(273)와, 저역통과필터(214)를 통과한 송신신호와, 제2 전력증폭기(273)에서 증폭된 국부발진신호의 주파수를 합성하여 전력증폭기(220)로 전송하는 상향 주파수혼합기(274)를 더 구비할 수 있다. 또한, 상기 RF 송수신부(200)는, 저잡음 증폭기(240)에서 증폭된 수신신호와, 제2 전력증폭기(273)에서 증폭된 국부발진신호의 주파수를 합성하여 지연장치(250)로 전송하는 하향 주파수혼합기(275)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 제2 위상고정루프(271)는 기준클럭신호발생부(211)로부터 기준클럭신호를 입력받고 내부의 국부발진기 출력을 궤환하여 비교함으로써 주파수가 일정하게 유지되는 국부발진신호를 출력할 수 있다.The RF transceiver 200 may include a second phase locked loop 271 for receiving a reference clock signal from the reference clock signal generator 211 and outputting a local oscillation signal having a constant frequency; Local oscillation filtered by the second bandpass filter 272 and second bandpass filter 272 for filtering frequency components out of a predetermined signal band for the local oscillation signal phase-locked by the two phase-locked loop 271. A second power amplifier 273 for amplifying the signal, a transmission signal passed through the low pass filter 214, and a frequency of the local oscillation signal amplified by the second power amplifier 273 are synthesized to the power amplifier 220. A transmitting uplink mixer 274 may be further provided. In addition, the RF transceiver 200 combines the frequency of the received signal amplified by the low noise amplifier 240 and the local oscillation signal amplified by the second power amplifier 273 and transmits it to the delay device 250. A frequency mixer 275 may be further provided. Here, the second phase locked loop 271 may output a local oscillation signal having a constant frequency by receiving a reference clock signal from the reference clock signal generator 211 and comparing the internal oscillator output by internal feedback. .

또한, 상기 RF 송수신부(200)는, 저역통과필터(214)를 통과한 송신신호를 증폭하여 주파수혼합기(260)로 출력하는 제3 전력증폭기(281)와, 지연장치(250)로부터 시간지연처리된 수신신호를 증폭하여 주파수 혼합기(260)로 출력하는 제4 전력증폭기(282)를 더 구비할 수 있다. 이 때, 주파수 혼합기(260)는 제3 전력증폭기(281)로 증폭된 송신신호와 제4 전력증폭기(282)로 증폭된 시간지연처리된 수신신호를 혼합하여 I 및 Q의 중간주파수 신호를 출력하는 I/Q 주파수 혼합기인 것을 특징으로 한다.In addition, the RF transceiver 200 is a time delay from the third power amplifier 281 and the delay device 250 to amplify the transmission signal passed through the low pass filter 214 and outputs it to the frequency mixer 260. A fourth power amplifier 282 may be further provided to amplify the received signal and output the amplified signal to the frequency mixer 260. At this time, the frequency mixer 260 mixes the transmission signal amplified by the third power amplifier 281 and the time delayed reception signal amplified by the fourth power amplifier 282 to output the intermediate frequency signals of I and Q. It is characterized in that the I / Q frequency mixer.

또한, 상기 RF 송수신부(200)는, 안테나부(100)로부터 수신된 수신신호에 대해 설정된 신호대역 외의 주파수 성분을 필터링하여 저잡음 증폭기(240)로 전송하는 수신 대역통과 여파기(290)를 더 구비할 수 있다.In addition, the RF transceiver 200 further includes a reception bandpass filter 290 for filtering a frequency component other than the signal band set for the received signal received from the antenna unit 100 to the low noise amplifier 240. can do.

정리하면, 기준 클럭신호를 입력받은 직접디지털합성기(212)에서 주파수 변조된 연속파형을 발생한다. 제1 위상고정루프(213)에서는 제1 위상고정루프(213)의 내부 전압조정발진기의 출력을 궤환하여 그 주파수를 1/N1으로 나눈 신호와 직접디지털합성기(212)로부터의 입력 신호를 비교하여 위상잠금을 한다. 여기에서, 직접디지털합성기(212)의 주파수를 fDDS', 주파수 변조폭을 ΔFDDS라 하면, 제1 위상고정루프(213)의 주파수는

Figure 112012018772765-pat00008
, 주파수 변조폭은
Figure 112012018772765-pat00009
가 된다. 또한 제1 위상고정루프(213)의 출력 신호는 저역통과필터(214)를 통과하면서 고조파가 제거된다. 이에, 기준 클럭신호 발생부(211), 직접디지털합성기(212) 및 제1 위상고정루프(213)를 사용함으로써, 상기 N1을 적절히 선택하여 제1 위상고정루프(213)의 출력 신호의 위상잡음 레벨을 낮게 제한할 수 있고, 주파수 변조폭을 상당히 넓힐 수 있다. 따라서 위상잡음이 낮고 선형성이 우수한 광대역 주파수 변조 신호를 생성할 수 있게 되어 FMCW 근접 센서의 민감도 (sensitivity) 및 거리 분해능을 좋게 할 수 있다.In summary, the direct digital synthesizer 212 receiving the reference clock signal generates a frequency-modulated continuous waveform. The first phase locked loop 213 feedbacks the output of the internal voltage regulator oscillator of the first phase locked loop 213 and divides the frequency by 1 / N 1 to compare the input signal from the direct digital synthesizer 212. Phase lock. Here, when the frequency of the direct digital synthesizer 212 is f DDS ' and the frequency modulation width is ΔF DDS , the frequency of the first phase locked loop 213 is
Figure 112012018772765-pat00008
, The frequency modulation width
Figure 112012018772765-pat00009
. In addition, harmonics are removed while the output signal of the first phase locked loop 213 passes through the low pass filter 214. Accordingly, by using the reference clock signal generator 211, the direct digital synthesizer 212, and the first phase locked loop 213, the N 1 is appropriately selected to phase out the output signal of the first phase locked loop 213. The noise level can be limited low, and the frequency modulation width can be significantly widened. This enables the generation of wideband frequency-modulated signals with low phase noise and excellent linearity, which improves the sensitivity and distance resolution of the FMCW proximity sensor.

또한, 저역통과필터(214)의 출력은 상향 주파수 혼합기(274)를 통해 그 주파수를 올리고, 이는 전력증폭기(220)를 거쳐 증폭되며, 송신 대역통과여파기(230)를 통해 원치 않는 주파수 신호를 억제하여 송신안테나(110)를 통해 송신된다. 여기에서, 상향 주파수 혼합기(274)를 사용함으로써 궁극적으로 밀리미터파 이상의 대역에서 상기 위상잡음이 낮고 선형성이 우수한 광대역 주파수 변조 신호를 송신할 수 있다.In addition, the output of the lowpass filter 214 raises its frequency through the uplink mixer 274, which is amplified via the power amplifier 220, and suppresses unwanted frequency signals through the transmit bandpass filter 230. Is transmitted through the transmission antenna 110. Here, by using the uplink frequency mixer 274, it is possible to transmit the wideband frequency modulated signal with low phase noise and excellent linearity in the band of millimeter wave or more.

또한, 제2 위상고정루프(271)에서는 제2 위상고정루프(271)의 내부 국부발진기 출력을 궤환하여 기준 클럭신호 발생부(211)의 기준클럭신호로부터의 입력 신호와 비교하여 위상잠금을 한다. 여기에서, 직접디지털합성기(212)의 입력 신호로 사용한 기준 클럭신호와 동일한 신호를 사용함으로써 송신 신호와 국부 발진신호 간의 주파수 일관성(coherence)을 얻을 수 있다. 그리고 제2 위상고정루프(271)의 출력 신호는 제2 대역통과 여파기(272)를 통해 원치 않는 주파수 신호를 억제하고 제2 전력증폭기(273)를 통해 상향 주파수 혼합기(274)와 하향 주파수 혼합기(275)의 국부 발진신호에 요구되는 전력 레벨로 증폭한다.In addition, the second phase locked loop 271 returns the internal local oscillator output of the second phase locked loop 271 to be phase locked by comparing with the input signal from the reference clock signal of the reference clock signal generator 211. . Here, frequency coherence between the transmission signal and the local oscillation signal can be obtained by using the same signal as the reference clock signal used as the input signal of the direct digital synthesizer 212. The output signal of the second phase locked loop 271 suppresses unwanted frequency signals through the second band pass filter 272 and the uplink mixer 274 and the downlink mixer (2) through the second power amplifier 273. Amplify to the power level required for the local oscillation signal of 275).

한편, 수신안테나(120)를 통해 목표물에 반사되어 수신된 신호는 수신 대역통과여파기(290)를 거치며 원치 않는 주파수 신호를 억제하고, 저잡음 증폭기(240)를 통해 미약한 수신 신호를 증폭한다. 저잡음 증폭기(240)의 출력 신호는 하향 주파수 혼합기(275)에 인가되어 제2 전력증폭기(273)의 신호와 혼합되어 하향 변환된다. 하향 변환된 하향 주파수 혼합기(275)의 출력 신호는 지연장치(예로써, 지연 케이블)(250)를 통해 시간 지연을 시켜 상기한 바와 같이 누설 잡음의 영향을 회피한다. 여기에서, 광대역의 주파수 변조 신호를 지연시키기 위해서는 시간지연-광대역주파수 특성이 우수한 지연 케이블이 가장 적절하며, 수신 경로에 배치하여 케이블에서의 다중 반사 영향을 최소화할 수 있고, 하향 변환 후에 배치하여 케이블 비용을 낮출 수 있다. On the other hand, the signal received reflected by the target through the reception antenna 120 is passed through the reception bandpass filter 290 to suppress the unwanted frequency signal, and amplifies the weak reception signal through the low noise amplifier 240. The output signal of the low noise amplifier 240 is applied to the downlink frequency mixer 275, mixed with the signal of the second power amplifier 273, and downconverted. The output signal of the down-converted downlink mixer 275 is time delayed through a delay device (eg, delay cable) 250 to avoid the effects of leakage noise as described above. In this case, a delay cable having a good time delay-broadband frequency characteristic is most suitable for delaying a wideband frequency modulated signal, and it may be arranged in a receiving path to minimize the effects of multiple reflections in the cable. Can lower the cost.

그리고, 지연장치(250)의 출력신호는 제4 전력증폭기(282)를 통해 다시 증폭하고, I/Q 주파수 혼합기(260)에 입력된다. I/Q 주파수 혼합기(260)의 국부 발진신호로 저역통과필터(214)의 출력이 제3 전력증폭기(281)를 거친 신호를 이용하고, I/Q 주파수 혼합기(260)의 출력 신호로 기저대역의 중간주파신호 fif(Hz)가 출력된다. 여기에서, 하향 주파수 혼합기(275)의 국부 발진신호는 상향 주파수 혼합기(274)의 국부 발진신호와 동일한 신호를 사용하고, I/Q 주파수 혼합기(260)의 국부 발진신호로 저역통과필터(214)에서 분기한 신호를 사용함으로써, 즉, 송신 경로와 수신 경로의 상기 주파수 일관성을 유지함으로써 송신신호의 위상잡음에 대한 영향을 최소화하고, FMCW 근접 센서의 민감도를 좋게 하며, 도플러 정보를 추출할 수 있다.The output signal of the delay device 250 is amplified again through the fourth power amplifier 282 and input to the I / Q frequency mixer 260. The output of the low pass filter 214 passes through the third power amplifier 281 as the local oscillation signal of the I / Q frequency mixer 260, and the baseband is used as the output signal of the I / Q frequency mixer 260. The intermediate frequency signal f if (Hz) is output. Here, the local oscillation signal of the downlink frequency mixer 275 uses the same signal as the local oscillation signal of the uplink frequency mixer 274, and the low pass filter 214 as the local oscillation signal of the I / Q frequency mixer 260. By using the signal branched at, i.e., maintaining the frequency coherence of the transmission path and the reception path, it is possible to minimize the influence on the phase noise of the transmission signal, improve the sensitivity of the FMCW proximity sensor, and extract the Doppler information. .

참고적으로, 도 7은 종래 기술에 따른 IF 주파수 대역의 신호도로서, 도 7을 참고하면 중간주파신호(702, 703)가 기저대역잡음(701)에 겹쳐지므로 민감도가 낮아지게 된다. 한편, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 IF 주파수 대역의 신호도로서, 도 8을 참조하면, 본 발명에 의한 중간주파신호(712, 714)는 기저대역잡음(711)을 벗어나 민감도가 향상됨을 예상할 수 있고, 또한 안테나간 누설신호(713)를 적절히 사용하여 FMCW 근접 센서의 자체점검(BIT, Built In Test) 및 보정(Calibration) 신호로 이용할 수 있다.For reference, FIG. 7 is a signal diagram of an IF frequency band according to the prior art. Referring to FIG. 7, since the intermediate frequency signals 702 and 703 are superimposed on the baseband noise 701, sensitivity is lowered. Meanwhile, FIG. 8 is a signal diagram of an IF frequency band according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the intermediate frequency signals 712 and 714 according to the present invention have a sensitivity beyond the baseband noise 711. It can be expected to improve, and can also be used as a built-in test (BIT) and calibration signal of the FMCW proximity sensor by properly using the inter-antenna leakage signal 713.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 지연장치를 통해 수신신호를 설정된 시간만큼 시간지연시켜 누설 잡음에 의한 영향을 회피함으로써, 근거리 내 탐지 불능구역(Blind Zone)이 없이 아주 짧은 거리 영역 내에서도 목표물의 거리 및 속도를 측정할 수 있다.According to the present invention as described above, by delaying the received signal by a set time through a delay device to avoid the effects of leakage noise, the distance and the target of the target within a very short distance area without the blind zone (Blind Zone) You can measure the speed.

또한, 송수신 신호에 대한 주파수 일관성을 유지하여 위상 잡음에 대한 영향을 최소화함으로써, 광대역의 선형성이 우수한 FMCW 근접센서를 제공할 수 있다.In addition, by minimizing the influence on the phase noise by maintaining the frequency coherence for the transmitted and received signals, it is possible to provide an FMCW proximity sensor excellent in the linearity of the broadband.

이상에서와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 분야의 당업자이면 본 발명의 실시예를 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그러므로, 본 발명의 특허권리범위는 본 발명에 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 균등물의 범주 내에서의 실시예들은 본 발명의 특허권리범위에 속하는 것이라 하겠다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the patent right of the present invention is not limited to the embodiments described in the present invention, and the embodiments within the scope of the equivalents which do not depart from the technical idea and scope of the present invention are within the scope of the patent right of the present invention .

100: 안테나부 110: 송신안테나
120: 수신안테나 200: RF 송수신부
210: 전압조정발진기 211: 기준클럭신호발생부
212: 직접디지털합성기 213: 제1 위상고정루프
214: 저역통과필터 220: 전력증폭기
230: 송신대역통과 여파기 240: 저잡음증폭기
250: 지연장치 260: (I/Q) 주파수혼합기
271: 제2 위상고정루프 272: 제2 대역통과여파기
273: 제2 전력증폭기 274: 상향주파수혼합기
275: 하향주파수혼합기 281: 제3 전력증폭기
282: 제4 전력증폭기 290: 수신대역통과 여파기100: antenna unit 110: transmission antenna
120: receiving antenna 200: RF transceiver
210: voltage adjusted oscillator 211: reference clock signal generator
212: direct digital synthesizer 213: first phase locked loop
214: low pass filter 220: power amplifier
230: transmit bandpass filter 240: low noise amplifier
250: delay device 260: (I / Q) frequency mixer
271: second phase locked loop 272: second bandpass filter
273: second power amplifier 274: uplink mixer
275 downlink mixer 281 third power amplifier
282: fourth power amplifier 290: reception bandpass filter

Claims (9)

FMCW 근접센서로서,
송수신용의 안테나부와;
상기 안테나부를 통해 주파수 변조된 연속 파형(FMCW; Frequency Modulated Continuous Wave)의 송신신호를 송신하고, 상기 안테나부를 통해 상기 송신신호에 대해 목표물에 반사되어 수신된 수신신호를 설정된 시간만큼 시간지연 처리시키는 RF 송수신부와;
상기 RF 송수신부로부터 상기 송신 신호와 시간지연 처리된 수신신호를 수신하여 목표물의 거리 및 속도를 추출하는 신호처리부를 포함하는 FMCW 근접센서.FMCW proximity sensor,
An antenna unit for transmitting and receiving;
RF for transmitting a frequency-modulated continuous wave (FMCW) transmission signal through the antenna unit and time-delaying the received signal reflected by a target to the transmission signal through the antenna unit for a predetermined time A transceiver;
The FMCW proximity sensor comprising a signal processor for extracting the distance and the speed of the target by receiving the transmission signal and the time-delayed received signal from the RF transceiver. 제 1 항에 있어서,
상기 RF 송수신부는,
주파수 변조된 연속 파형을 갖는 송신신호를 발생하는 전압조정발진기와;
상기 전압조정발진기에서 발생된 송신신호를 증폭하는 전력증폭기와;
상기 전력증폭기에서 증폭된 송신신호에 대해 설정된 신호대역 외의 주파수 성분을 필터링하여 상기 안테나부로 전송하는 송신 대역통과 여파기와;
상기 안테나부로부터 수신된 상기 수신신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와;
상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 수신신호를 설정된 시간만큼 시간지연 처리하는 지연장치와;
상기 지연장치로부터 시간지연처리된 수신신호와, 상기 전압조정발진기로부터 상기 송신신호의 주파수를 합성하여 상기 신호처리부로 출력하는 주파수 혼합기
를 구비하는 것을 특징으로 하는 FMCW 근접센서.The method of claim 1,
The RF transceiver,
A voltage adjusting oscillator for generating a transmission signal having a frequency modulated continuous waveform;
A power amplifier for amplifying a transmission signal generated by the voltage regulated oscillator;
A transmission bandpass filter for filtering frequency components other than the signal band set for the transmission signal amplified by the power amplifier and transmitting the filtered frequency components to the antenna unit;
A low noise amplifier for amplifying the received signal received from the antenna unit;
A delay device for time-delaying the received signal amplified by the low noise amplifier for a set time;
A frequency mixer for synthesizing the received signal delayed from the delay device and the frequency of the transmission signal from the voltage adjusting oscillator and outputting the synthesized frequency to the signal processor;
FMCW proximity sensor characterized in that it comprises a. 제 2 항에 있어서,
상기 지연장치는 지연소자 또는 지연케이블을 사용하여, 상기 증폭된 수신신호를 설정된 시간만큼 지연시킨 후 출력하는 것을 특징으로 하는 FMCW 근접센서.The method of claim 2,
The delay device uses a delay element or a delay cable, the FMCW proximity sensor, characterized in that for outputting after delaying the amplified received signal by a predetermined time. 제 2 항에 있어서,
상기 전압조정 발진기는,
기준클럭신호를 발생하는 기준클럭신호발생부와;
상기 기준클럭신호발생부로부터 기준클럭신호를 입력받아 주파수변조된 연속파형을 갖는 송신신호를 발생하는 직접디지털합성기(DDS: Direct Digital Synthesizer)를 구비하는 것을 특징으로 하는 FMCW 근접센서.The method of claim 2,
The voltage adjusting oscillator,
A reference clock signal generator for generating a reference clock signal;
And a direct digital synthesizer (DDS) for receiving a reference clock signal from the reference clock signal generator and generating a transmission signal having a frequency-modulated continuous waveform. 제 4 항에 있어서,
상기 RF 송수신부는,
상기 직접디지털합성기의 주파수 변조된 연속파형을 갖는 송신신호의 주파수를 일정하게 유지하기 위한 제1 위상고정루프(PLL: phase locked loop)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 FMCW 근접센서.The method of claim 4, wherein
The RF transceiver,
And a first phase locked loop (PLL) for maintaining a constant frequency of a transmission signal having a frequency modulated continuous waveform of the direct digital synthesizer. 제 5 항에 있어서,
상기 RF 송수신부는,
상기 제1 위상고정루프로부터 위상고정된 송신신호에 대해 설정된 주파수 이하의 주파수만을 통과시키는 저역통과필터(Low pass filter)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 FMCW 근접센서.The method of claim 5, wherein
The RF transceiver,
And a low pass filter for passing only frequencies below a frequency set for the transmission signal phase-locked from the first phase-locked loop. 제 6 항에 있어서,
상기 RF 송수신부는,
상기 기준클럭신호발생부의 기준클럭신호를 입력받아 주파수가 일정하게 유지되는 국부발진신호를 출력하는 제2 위상고정루프와,
상기 제2 위상고정루프에 의해 위상 고정된 국부발진신호에 대해 미리 설정된 신호대역 외의 주파수 성분을 필터링하는 제2 대역통과 여파기와,
상기 제2 대역통과 여파기에서 필터링된 국부발진신호를 증폭하는 제2 전력증폭기와,
상기 저역통과필터를 통과한 송신신호와, 상기 제2 전력증폭기에서 증폭된 국부발진신호의 주파수를 합성하여 상기 전력증폭기로 출력하는 상향 주파수혼합기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 FMCW 근접센서.The method according to claim 6,
The RF transceiver,
A second phase locked loop for receiving a reference clock signal of the reference clock signal generator and outputting a local oscillation signal having a constant frequency;
A second bandpass filter for filtering frequency components out of a predetermined signal band for the local oscillation signal phase-locked by the second phase-locked loop;
A second power amplifier for amplifying the local oscillation signal filtered by the second bandpass filter;
And an uplink frequency mixer for synthesizing the frequency of the transmission signal passing through the low pass filter and the local oscillation signal amplified by the second power amplifier and outputting the frequency to the power amplifier. 제 7 항에 있어서,
상기 RF 송수신부는,
상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 수신신호와, 상기 제2 전력증폭기에서 증폭된 국부발진신호의 주파수를 합성하여 상기 지연장치로 출력하는 하향 주파수혼합기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 FMCW 근접센서.The method of claim 7, wherein
The RF transceiver,
And a downlink frequency mixer for synthesizing the frequency of the received signal amplified by the low noise amplifier and the local oscillation signal amplified by the second power amplifier and outputting the synthesized frequency to the delay device. 제 8 항에 있어서,
상기 RF 송수신부는, 상기 저역통과필터를 통과한 송신신호를 증폭하는 제3 전력증폭기와, 상기 지연장치로부터 시간지연처리된 수신신호를 증폭하는 제4 전력증폭기를 더 구비하되,
상기 주파수 혼합기는 상기 제3 전력증폭기로 증폭된 송신신호와, 상기 제4 전력증폭기로 증폭된 시간지연처리된 수신신호를 혼합하여 I 및 Q의 중간주파수 신호를 출력하는 I/Q 주파수 혼합기인 것을 특징으로 하는 FMCW 근접센서.The method of claim 8,
The RF transceiver further includes a third power amplifier for amplifying a transmission signal passing through the low pass filter, and a fourth power amplifier for amplifying a time delay processed reception signal from the delay device.
The frequency mixer is an I / Q frequency mixer which outputs intermediate frequency signals of I and Q by mixing the transmission signal amplified by the third power amplifier and the time delayed reception signal amplified by the fourth power amplifier. FMCW proximity sensor.
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