KR101295756B1 - A system of analyzing radar using digital spectrum and a method thereof - Google Patents

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KR101295756B1 KR1020130042726A KR20130042726A KR101295756B1 KR 101295756 B1 KR101295756 B1 KR 101295756B1 KR 1020130042726 A KR1020130042726 A KR 1020130042726A KR 20130042726 A KR20130042726 A KR 20130042726A KR 101295756 B1 KR101295756 B1 KR 101295756B1
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Abstract

PURPOSE: A radar analysis system and method using a digital spectrum are provided to easily check the abnormality of equipment in a remote location. CONSTITUTION: A radar analysis system comprises a digital control assembly (110) and a transceiver (120). The digital control assembly generates a digital signal according to a control signal which is inputted from a signal processing unit (210) and converts the digital signal into a radio frequency (RF) signal and outputs it. The digital control assembly checks a normal operation of the radar analysis system. The digital control assembly comprises a field programmable gate array (FPGA) (110-3). The FPGA checks the abnormality of the digital control assembly or the transceiver by analyzing a spectrum of a signal which is transferred from the transceiver. The transceiver transmits the RF signal in which the digital control assembly outputs to an antenna (220) and selectively delivers a signal generated in the digital control assembly or a test signal generator (212) to the digital control assembly according to the control of the signal processing unit. [Reference numerals] (100) Analysis system; (110) Digital control assembly; (110-1) Light signal transceiving module; (110-6) Clock processing module; (120) Transceiver; (120-1) Transmitting assembly; (120-10) H receiving assembly; (120-11) V receiving assembly; (120-12) Frequency synthesis assembly; (120-3) Coupler; (120-5) Distributor; (120-8) H receiving front assembly; (120-9) V receiving front assembly; (210) Signal processing unit; (220) Antenna

Description

디지털 스펙트럼을 이용한 레이더 분석시스템 및 분석방법{A SYSTEM OF ANALYZING RADAR USING DIGITAL SPECTRUM AND A METHOD THEREOF}Radar analysis system and analysis method using digital spectrum {A SYSTEM OF ANALYZING RADAR USING DIGITAL SPECTRUM AND A METHOD THEREOF}

본 발명은 디지털 스펙트럼을 이용한 레이더 분석시스템 및 분석방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이더 시스템에서 안테나를 통해 송신되는 신호를 루프백시키거나, 별도의 신호발생기로부터 발신된 신호를 입력하여 디지털 스펙트럼을 분석함으로써 레이더 시스템이 정상적으로 동작하고 있는지를 파악하도록 하는 디지털 스펙트럼을 이용한 레이더 분석시스템 및 분석방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radar analysis system and analysis method using a digital spectrum, and more particularly, to analyze a digital spectrum by looping back a signal transmitted through an antenna in a radar system or inputting a signal transmitted from a separate signal generator. The present invention relates to a radar analysis system and analysis method using a digital spectrum to determine whether the radar system is operating normally.

레이더 시스템은 항공기나 구름, 동물 등을 식별하기 위한 장치로서, 피탐지체의 상태를 측정하기 위해서 안테나를 통해 RF신호를 송신하고, 피탐지체로부터 반사된 RF신호를 분석하여 피탐지체의 위치, 속도, 이동방향 등을 파악한다. The radar system is a device for identifying an aircraft, a cloud, or an animal. The radar system transmits an RF signal through an antenna to measure the state of the object, and analyzes the RF signal reflected from the object, and locates the object. Know your speed, direction of travel, and more.

레이더 시스템은 디지털 신호를 발생시키는 장치와, 디지털 신호를 RF신호로 변환하는 장치와, RF신호의 출력을 조절하여 안테나를 통해 송신하는 장치로 이루어진다.The radar system includes a device for generating a digital signal, a device for converting a digital signal into an RF signal, and a device for adjusting the output of the RF signal and transmitting the same through an antenna.

개별 장치에는 신호의 변환과 출력 변환, 신호의 합성 등의 기능을 수행하는 장치들이 포함되어 있는데, 각각의 장치들이 모두 정상적으로 동작하고 있어야 레이더 시스템이 정상적으로 대상물을 식별할 수 있다.Individual devices include devices that perform functions such as signal conversion, output conversion, and signal synthesis. Each device must be operating normally for the radar system to properly identify an object.

레이더 시스템에서 각각의 장치들이 정상적으로 동작하는지를 분석하기 위해서 안테나를 통해 송신되는 신호와 안테나로 전해지는 신호를 루프백 경로(Loop-Back Path)로 우회시켜 신호의 출력이나 품질을 비교하는 기술들이 개시되어 있다.In order to analyze whether each device operates normally in a radar system, techniques for comparing signal output and quality by bypassing a signal transmitted through an antenna and a signal transmitted to the antenna with a loop-back path have been disclosed. .

도 1은 종래기술의 실시예에 따른 잡음 측정시스템의 구조를 나타낸 블럭도이다.1 is a block diagram showing the structure of a noise measurement system according to an embodiment of the prior art.

도 1에는 시험 유닛(3)에 의하여 반송파 신호(39)에 추가된 잡음을 측정하기 위한 개선된 잡음 측정시스템(1)이 도시된다. 시험 유닛(3)은 출력포트(7)를 통하여 잡음 측정시스템(1)으로부터 송신된 저잡음 반송파 신호(39)를 수신하기 위한 한 입력(4)을 포함한다. 시험 유닛(3)은 반송파 신호(3)를 변조하고 증폭하거나 조정하며, 한 출력포트(5)로부터 UUT신호(35)를 출력시킨다. UUT 신호(35)는 측정시험 시스템 출력포트(6)에 의해 수신되며 여기서 한 입력포트(17)와 한 출력포트(19)를 갖는 가변증폭기(15)를 통해 보내진다. 가변 증폭기(15)를 통하여 보내진 뒤에, 상기 UUT 신호(35)는 첫 번째 믹서 입력(23)을 통해 믹서(21)에 의해 수신된다.1 shows an improved noise measurement system 1 for measuring the noise added to the carrier signal 39 by the test unit 3. The test unit 3 comprises an input 4 for receiving the low noise carrier signal 39 transmitted from the noise measurement system 1 via the output port 7. The test unit 3 modulates, amplifies or adjusts the carrier signal 3 and outputs a UUT signal 35 from one output port 5. The UUT signal 35 is received by the measurement test system output port 6 where it is sent through a variable amplifier 15 having one input port 17 and one output port 19. After being sent through the variable amplifier 15, the UUT signal 35 is received by the mixer 21 via the first mixer input 23.

잡음 측정시스템(1)은 시험 유닛으로 제공된 저잡음 반송파 신호(39)를 발생시키는 가변 저잡음 소스(9)를 포함한다. 저잡음 소스는 또한 반송파 신호(39)에서와 같은 주파수를 가지는 두 번째 저잡음 신호(37)를 제공하며, 이 신호는 출력포트(13)를 통해 제공된다. 다음에 두 번째 저잡음 신호(37)가 한 입력포트(31)를 통하여 가변위상 이동장치(29)로 보내지며, 여기서 그 위상이 조정되어 출력포트(33)를 통해 출력된다. 가변 이동장치(29)에 의해 위상이 조정된 후에 두 번째 저잡음 신호(37)는 입력포트(25)을 통하여 믹서(21)로 보내진다.The noise measurement system 1 comprises a variable low noise source 9 which generates a low noise carrier signal 39 provided to a test unit. The low noise source also provides a second low noise signal 37 having the same frequency as in the carrier signal 39, which is provided through the output port 13. A second low noise signal 37 is then sent to the variable phase shifter 29 via one input port 31, where its phase is adjusted and output through the output port 33. After the phase is adjusted by the variable mover 29, a second low noise signal 37 is sent to the mixer 21 through the input port 25.

가변위상 이동장치(29)는 두 번째 저잡음 신호(37)의 위상을 조정하여 믹서(11)에 의해 수신되는 때 UUT 신호(35)와 90도의 위상차를 가질 수 있도록 한다. 또한, 가변 증폭기(15)는 UUT 신호(35)를 증폭하도록 조정될 수 있어서 믹서(21)에 의해 수신되는 때 두 번째 저잡음 신호(37)의 진폭과 정합하는 진폭을 가질 수 있도록 한다. 믹서(21)는 UUT 신호(35)와 두 번째 저잡음 신호(37)를 결합하여 신호들이 90도의 위상차를 가질 수 있도록 한다. 가변 증폭기(15), 가변 저잡음 소스(9), 가변 위상 이동장치(29) 및 믹서(21)에서 무시할 수 있는 잡음이 있다고 가정하면, 측정 시험 신호로 언급되는 출력신호는 시험 유닛(3)의 잡음을 나타낸다. 이 같은 측정시험 신호(41)는 다음에 저잡음 정합 증폭기(43)의 입력(45) 및 출력(47)을 통하여 경로가 정해진다.The variable phase shifter 29 adjusts the phase of the second low noise signal 37 to have a phase difference of 90 degrees with the UUT signal 35 when received by the mixer 11. In addition, the variable amplifier 15 can be adjusted to amplify the UUT signal 35 so as to have an amplitude that matches the amplitude of the second low noise signal 37 when received by the mixer 21. The mixer 21 combines the UUT signal 35 and the second low noise signal 37 so that the signals can have a phase difference of 90 degrees. Assuming that there is negligible noise in the variable amplifier 15, the variable low noise source 9, the variable phase shifter 29 and the mixer 21, the output signal referred to as the test signal of the test unit 3 Indicates noise This measurement test signal 41 is then routed through the input 45 and output 47 of the low noise matched amplifier 43.

저잡음 정합 증폭기(43)는 측정시험 신호(41)의 진폭을 증폭하여 시험 신호내에 어떠한 잡음도 더욱 용이하게 측정될 수 있도록 한다. 또한 저잡음 정합 증폭기(43)는 버퍼로서 작용하여 임피던스가 믹서(21)와 저잡음 정합 증폭기(43)를 통하여 경로 되어진 후에 측정 시험 신호(41)를 수신하는 아날로그-디지탈 변환기(49) 사이에서 최적으로 유지될 수 있도록 한다.The low noise matching amplifier 43 amplifies the amplitude of the measurement test signal 41 so that any noise in the test signal can be more easily measured. The low noise match amplifier 43 also acts as a buffer, optimally between the analog-to-digital converter 49 receiving the measurement test signal 41 after the impedance is routed through the mixer 21 and the low noise match amplifier 43. To be maintained.

아날로그-디지탈 변환기(49)는 한 입력포트(51)를 가져서 측정시험 신호(41)를 수신할 수 있도록 한다.The analog-to-digital converter 49 has one input port 51 to receive the measurement test signal 41.

아날로그-디지탈 변환기(49)에 의해 수신된 후에 측정 시험 신호(41)는 선출 방식으로 디지털 포맷으로 변환된 다음, 출력포트(53)를 통하여 출력된다. 이제 디지털 포맷으로 되어 있는 측정시험 신호(41)는 입력포트(57)를 통하여 처리기(55)로 보내진다. 처리기 (55)는 측정 시험 신호(41)의 여러 평가 작업을 수행하며, 변경되지 않은 채로 신호를 한 입력포트(59)를 통하여 입력포트(63)를 가지는 스펙트럼 분석기(61)로 보낸다.After being received by the analog-to-digital converter 49, the measurement test signal 41 is converted into a digital format in an elective manner and then output through the output port 53. Measurement test signal 41, now in digital format, is sent to processor 55 through input port 57. The processor 55 performs various evaluations of the measurement test signal 41 and sends the signal unchanged through the input port 59 to the spectrum analyzer 61 having the input port 63.

종래기술에서는 스펙트럼 분석기(61)로 보내진 신호를 어떤 방식으로 처리할 것인지에 대한 내용이 나타나 있지 않으며, 분석대상이 되는 신호로서 시험 유닛(3)에서 발생된 신호를 사용하기 때문에 실제 레이더 시스템의 운용중에 발생하는 신호와는 차이가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.In the prior art, there is no information on how to process the signal sent to the spectrum analyzer 61, and since the signal generated in the test unit 3 is used as the signal to be analyzed, the actual radar system is in operation. There was a problem that can be different from the generated signal.

KRKR 10-2002-004410910-2002-0044109 AA

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 레이더 시스템에서 송신되는 신호, FPGA에서 발생된 CW신호, 시험신호발생기에서 발생된 신호 중 어느 하나의 신호를 루프백시켜 분석함으로써 신호의 송수신 경로상에 존재하는 장치들의 이상 유무를 확인할 수 있도록 하는 디지털 스펙트럼을 이용한 레이더 분석시스템 및 분석방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention for solving the above-mentioned problem is an apparatus existing in the transmission and reception path of the signal by looping back and analyzing any one of the signal transmitted from the radar system, the CW signal generated from the FPGA, the signal generated from the test signal generator An object of the present invention is to provide a radar analysis system and analysis method using a digital spectrum that can check whether there is a problem.

또한 본 발명은 루프백되어 들어오는 신호를 주파수상에서 신호 분석이 가능하도록 주파수 합성부를 이용하여 분석하고자 하는 주파수로 신호를 이동시킬 수 있도록 하는 디지털 스펙트럼을 이용한 레이더 분석시스템 및 분석방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a radar analysis system and analysis method using a digital spectrum to move the signal to the frequency to be analyzed by using a frequency synthesizer to enable the signal analysis in the loop back signal. .

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 피탐지체를 측정하는 레이더 시스템의 상태를 분석하는 시스템으로서, 신호처리부(210)로부터 입력되는 제어신호에 따라 디지털 신호를 발생시키고, 상기 디지털 신호를 아날로그 RF신호로 변환하여 출력하며, 상기 레이더 시스템이 정상적으로 동작하고 있는지를 파악하는 디지털제어조립체(110)와; 상기 디지털제어조립체(110)가 출력한 RF신호를 안테나(220)로 전달하며, 상기 신호처리부(210)의 제어에 따라 상기 디지털제어조립체(110) 또는 TSG(Test Signal Generator, 시험신호발생기; 212)에서 발생된 신호를 선택적으로 상기 디지털제어조립체(110)에 전달하는 송수신장치(120)를 포함하며, 상기 디지털제어조립체(110)는 상기 디지털 신호를 생성하며, 상기 송수신장치(120)로부터 전달되는 신호의 스펙트럼을 분석하여 상기 디지털제어조립체(110) 및 상기 송수신장치(120)의 이상 유무를 확인하는 FPGA(110-3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention devised to solve the above problems is a system for analyzing the state of the radar system for measuring the target object, generating a digital signal in accordance with the control signal input from the signal processing unit 210, and the digital signal A digital control assembly (110) converting and outputting an analog RF signal and determining whether the radar system is operating normally; The RF signal output from the digital control assembly 110 is transmitted to the antenna 220, and according to the control of the signal processor 210, the digital control assembly 110 or TSG (Test Signal Generator, test signal generator); And a transmitter / receiver 120 for selectively transmitting a signal generated from the digital control assembly 110 to the digital control assembly 110. The digital control assembly 110 generates the digital signal and transmits the signal from the transceiver 120. Characterized by analyzing the spectrum of the signal to be characterized in that it comprises an FPGA (110-3) for checking the abnormality of the digital control assembly 110 and the transceiver 120.

상기 FPGA(110-3)는 ADC(Analog to Digital converter; 110-5)에 의해 변환된 디지털 IF신호를 I(In-phase)신호와 Q(Quadrature-phase)신호를 포함하는 수평기저대역신호 및 수직기저대역신호로 각각 변환하는 제1믹서(110-3a) 및 제2믹서(110-3b)와; 제1믹서(110-3a) 및 제2믹서(110-3b)에서 출력되는 광대역 신호를 스펙트럼 분석 대상이 되는 특정 대역의 신호로 분리하는 제1CIC필터(110-3d) 및 제2CIC필터(110-3e)와; 상기 스펙트럼 분석 대상이 되는 특정 주파수 영역의 신호 파형만 남고 나머지는 제거하는 제1RBW필터(110-3f) 및 제2RBW필터(110-3g)와; 제1RBW필터(110-3f) 및 제2RBW필터(110-3g)를 통과한 신호를 시각적으로 평활하게 변환시키는 VBW필터(110-3i);를 포함한다.The FPGA 110-3 may convert a digital IF signal converted by an analog to digital converter (ADC) 110-5 into a horizontal baseband signal including an in-phase signal and a quadrature-phase signal. First and second mixers 110-3a and 110-3b respectively converting the vertical baseband signals; A first CIC filter 110-3d and a second CIC filter 110- separating the wideband signals output from the first mixer 110-3a and the second mixer 110-3b into signals of a specific band to be subjected to spectrum analysis. 3e); A first RBW filter (110-3f) and a second RBW filter (110-3g) which leave only the signal waveform of a specific frequency region to be subjected to the spectrum analysis and remove the rest; And a VBW filter (110-3i) for visually and smoothly converting the signal passing through the first RBW filter (110-3f) and the second RBW filter (110-3g).

상기 송수신장치(120)는 좌측에 있는 두 개의 접접은 커플러(120-3)와 TSG(212)의 출력단에 각각 연결되며, 우측의 접점은 분배기(120-5)의 입력단에 연결되는 제1스위치(120-4)와; 우측에 있는 두 개의 접점은 상기 안테나(220)와 분배기(120-5)의 출력단에 각각 연결되며, 좌측의 접점은 H수신전단조립체(120-8)에 연결되어 수평신호를 전달하는 제2스위치(120-6)와; 우측에 있는 두 개의 접점은 상기 안테나(220)와 분배기(120-5)의 출력단에 각각 연결되며, 좌측의 접점은 V수신전단조립체(120-9)에 연결되어 수직신호를 전달하는 제3스위치(120-7);를 포함한다.The transceiver 120 is connected to the output of the two contactor coupler (120-3) and the TSG (212) on the left, respectively, the first contact is connected to the input terminal of the distributor (120-5) 120-4; The two contacts on the right side are respectively connected to the output terminals of the antenna 220 and the distributor 120-5, and the contacts on the left side are connected to the H receiving front end assembly 120-8 to transfer the horizontal signal. (120-6); The two contacts on the right side are connected to the output terminals of the antenna 220 and the distributor 120-5, respectively, and the contacts on the left side are connected to the V receiving front end assembly 120-9 to transfer the vertical signal. (120-7);

다른 실시예에 따른 본 발명은 피탐지체를 측정하는 레이더 시스템의 상태를 분석하는 방법으로서, 상기 레이더 시스템의 상태를 분석하기 위해서 디지털제어조립체(110)에서 발생하는 신호를 이용할 것인지, 아니면 TSG(212)로부터 발생된 신호를 이용할 것인지를 신호처리부(210)가 결정하는 제1단계와; 상기 디지털제어조립체(110)에서 발생된 신호 또는 상기 TSG(212)로부터 발생된 신호를 송수신장치(120) 내부의 루프백 경로를 통해 우회시켜 상기 디지털제어조립체(110)로 전달하는 제2단계와; FPGA(110-3)가 상기 송수신장치(120)로부터 전달되는 신호의 스펙트럼을 분석하여 상기 디지털제어조립체(110) 및 상기 송수신장치(120)의 이상 유무를 확인하는 제3단계;를 포함한다.According to another exemplary embodiment of the present invention, a method for analyzing a state of a radar system for measuring a target is used. In order to analyze a state of the radar system, a signal generated from the digital control assembly 110 is used or TSG ( A first step in which the signal processing unit 210 determines whether to use a signal generated from 212; A second step of bypassing a signal generated from the digital control assembly 110 or a signal generated from the TSG 212 through a loopback path inside the transceiver 120 to the digital control assembly 110; And a third step of the FPGA 110-3 analyzing the spectrum of the signal transmitted from the transceiver 120 to confirm whether the digital control assembly 110 and the transceiver 120 are abnormal.

상기 제3단계는 상기 FPGA(110-3)에 포함된 제1믹서(110-3a) 및 제2믹서(110-3b)가 ADC(Analog to Digital converter; 110-5)에 의해 변환된 디지털 IF신호를 I(In-phase)신호와 Q(Quadrature-phase)신호를 포함하는 수평기저대역신호 및 수직기저대역신호로 각각 변환하는 제3-1단계와; 제1CIC필터(110-3d) 및 제2CIC필터(110-3e)가 상기 제1믹서(110-3a) 및 상기 제2믹서(110-3b)에서 출력되는 광대역 신호를 스펙트럼 분석 대상이 되는 특정 대역의 신호로 분리하는 제3-2단계와; 제1RBW필터(110-3f) 및 제2RBW필터(110-3g)가 상기 스펙트럼 분석 대상이 되는 특정 주파수 영역의 신호 파형만 남고 나머지는 제거하는 제3-3단계와; VBW필터(110-3i)가 상기 제1RBW필터(110-3f) 및 상기 제2RBW필터(110-3g)를 통과한 신호를 시각적으로 평활하게 변환시키는 제3-4단계;를 포함한다.In the third step, the first IF 110-3a and the second mixer 110-3b included in the FPGA 110-3 are converted into digital IFs by an analog to digital converter 110-5. A step 3-1 converting the signal into a horizontal baseband signal and a vertical baseband signal each including an in-phase signal and a quadrature-phase signal; A specific band in which the first CIC filter 110-3d and the second CIC filter 110-3e are the spectrum analysis targets for the wideband signals output from the first mixer 110-3a and the second mixer 110-3b. Step 3-2 to separate the signal of; Steps 3-3, in which the first RBW filter 110-3f and the second RBW filter 110-3g remove only the signal waveforms of the specific frequency region to be subjected to the spectrum analysis and remove the rest; And (3-4) the VBW filter 110-3i visually and smoothly converting the signal passing through the first RBW filter 110-3f and the second RBW filter 110-3g.

본 발명에 따르면 레이더 시스템의 장비의 이상 유무를 원격지에서 쉽게 확인할 수 있으며, 송수신장치를 통해 입출력되는 신호의 스펙트럼 분석이 가능해지며, 실제 운용중인 레이더 송수신장비의 사용 대역의 안이나 바깥에서 스퓨리어스 신호를 분석할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to easily check whether there is an abnormality of the equipment of the radar system at a remote location, and it is possible to analyze the spectrum of the signal input and output through the transceiver, and to perform a spurious signal in or out of the use band of the actual radar transceiver equipment. There is an effect that can be analyzed.

도 1은 종래기술의 실시예에 따른 잡음 측정시스템의 구조를 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분석시스템의 구성과 연결상태를 나타낸 블럭도.
도 3은 FPGA의 내부구조와 연결상태를 나타낸 블럭도.
도 4는 본 발명의 분석시스템을 이용한 레이더 분석방법의 과정을 나타낸 순서도.
도 5는 송수신장치로부터 전송되는 IF신호의 파형을 나타낸 그래프.
도 6은 디지털 신호로 변환된 IF신호의 파형을 나타낸 그래프.
도 7은 I신호와 Q신호를 포함하는 기저대역신호의 파형을 나타낸 그래프.
도 8은 기저대역신호로부터 분리된 협대역신호의 파형을 나타낸 그래프.
도 9는 RBW필터에 의해 좀 더 세밀하게 분리된 스펙트럼 신호의 파형을 나타낸 그래프.
도 10은 VBW필터에 의해 평활도가 커진 스펙트럼 신호의 파형을 나타낸 그래프.
1 is a block diagram showing the structure of a noise measurement system according to an embodiment of the prior art.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration and connection of the analysis system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing the internal structure and the connection state of the FPGA.
Figure 4 is a flow chart showing the process of the radar analysis method using the analysis system of the present invention.
5 is a graph showing a waveform of an IF signal transmitted from a transceiver.
6 is a graph showing waveforms of IF signals converted to digital signals.
7 is a graph showing a waveform of a baseband signal including an I signal and a Q signal.
8 is a graph showing waveforms of narrowband signals separated from baseband signals.
9 is a graph showing waveforms of spectral signals separated in more detail by an RBW filter.
Fig. 10 is a graph showing waveforms of spectral signals with increased smoothness by VBW filters.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "디지털 스펙트럼을 이용한 레이더 분석시스템 및 분석방법"을 설명한다.Hereinafter, a "radar analysis system and analysis method using a digital spectrum" according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분석시스템의 구성과 연결상태를 나타낸 블럭도이며, 도 3은 FPGA의 내부구조와 연결상태를 나타낸 블럭도이다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration and connection state of the analysis system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a block diagram showing the internal structure and connection state of the FPGA.

본 발명의 "디지털 스펙트럼을 이용한 레이더 분석시스템"(이하, '분석시스템'이라 함)은 레이더 시스템에서 안테나(220)를 통해 출력되는 신호를 발생시키고, 수신된 신호로부터 피탐지체의 존재와 이동정보를 파악하는 신호처리부(210)와 연결된다. 분석시스템(100)은 신호처리부(210)와 광케이블로 연결되어 신호처리부(210)의 제어에 따라 레이더 신호를 출력하고, 안테나(220)를 통해 반사되어 입력되는 신호를 분석하여 분석시스템(100)에 포함된 장치들의 이상 유무를 파악한다.The "radar analysis system using a digital spectrum" (hereinafter referred to as an "analysis system") of the present invention generates a signal output through the antenna 220 in the radar system, the presence and movement of the detected object from the received signal It is connected to the signal processor 210 for grasping information. The analysis system 100 is connected to the signal processor 210 with an optical cable to output a radar signal under the control of the signal processor 210, and analyzes the signal reflected by the antenna 220 to be input to the analysis system 100. Check for abnormalities in the devices included in the system.

신호처리부(210)는 안테나(220)가 수신하여 전송하는 RF신호에 포함된 측정데이터를 분석하여 특정 지역의 기상상태나 이동 물체의 위치를 파악하고, 분석된 피탐지체의 측정데이터를 영상신호로 변환하여 제공한다.The signal processor 210 analyzes the measurement data included in the RF signal received and transmitted by the antenna 220 to determine the weather state or the position of the moving object in a specific region, and analyzes the measured data of the detected object as an image signal. Convert to and provide

분석시스템(100)에 포함되는 디지털제어조립체(110)는 신호처리부(210)로부터 입력되는 제어신호에 따라 RF신호를 발생시켜 송수신장치(120)로 전달한다. 송수신장치(120)는 감시대상이 되는 피탐지체에 방사할 송신신호를 안테나(220)를 통해 전송하거나, 피탐지체로부터 반사된 수신신호를 입력받아서 디지털제어조립체(110)에 전달한다.The digital control assembly 110 included in the analysis system 100 generates an RF signal according to a control signal input from the signal processor 210 and transmits the RF signal to the transceiver 120. The transceiver 120 transmits a transmission signal to be radiated to an object to be monitored through the antenna 220 or receives a received signal reflected from the object to be transmitted to the digital control assembly 110.

디지털제어조립체(110)에 포함되는 광신호송수신모듈(110-1)은 광선로를 통해 신호처리부(210)와 연결되며, 레이더 시스템의 동작에 관한 제어신호와 안테나(220)를 통해 취득한 피탐지체에 대한 측정데이터를 주고받는다.The optical signal transmission / reception module 110-1 included in the digital control assembly 110 is connected to the signal processing unit 210 through an optical path, and is detected through a control signal and an antenna 220 related to the operation of the radar system. Send and receive measurement data for.

CPU(110-2)는 디지털제어조립체(110)에 포함된 구성요소들의 동작과 각 과정에서의 신호변환 과정을 제어한다.The CPU 110-2 controls the operation of the components included in the digital control assembly 110 and the signal conversion process in each process.

FPGA(Field Proigrammable Gate Array; 110-3)는 신호처리부(210)의 제어신호에 따라 피탐지체에 발사될 송신신호를 출력하며, 송수신장치(120)로부터 입력되는 루프백 신호의 스펙트럼을 분석하여 레이더 시스템의 구성요소들이 정상적으로 동작하고 있는지를 파악하는 기능을 한다. 또한 FPGA(110-3)는 스펙트럼 분석의 기준이 되는 CW(Continuous Wave)신호를 발생하여 출력할 수도 있다.The field programmable gate array (FPGA) 110-3 outputs a transmission signal to be emitted to the target object according to the control signal of the signal processor 210, and analyzes the spectrum of the loopback signal input from the transceiver 120 to radar. It checks whether the components of the system are operating normally. In addition, the FPGA 110-3 may generate and output a CW (Continuous Wave) signal that is a reference for spectrum analysis.

DAC(Digital to Analog converter; 110-4)는 FPGA(110-3)에서 발생되는 디지털 신호를 아날로그 형식의 IF(Intermediate Frequency)신호로 변환하여 송수신장치(120)로 전달한다. 또한 ADC(Analog to Digital converter; 110-5)는 아날로그 형식의 IF신호를 디지털 신호로 변환하여 FPGA(110-3)로 전달한다.A digital to analog converter (DAC) 110-4 converts a digital signal generated from the FPGA 110-3 into an intermediate frequency (IF) signal and transmits the digital signal to the transceiver 120. In addition, an analog to digital converter (ADC) 110-5 converts an analog IF signal into a digital signal and delivers the digital signal to the FPGA 110-3.

디지털제어조립체(110)에서 발생된 RF신호는 송신조립체(120-1)와 고출력 증폭기(SSPA(120-2))를 거쳐서 안테나(220)로 전달된다. SSPA(120-2)에 의해 출력이 증폭된 송신신호(RF신호)는 안테나(220)를 통해 방사되어 목표하는 물체 등의 피탐지체에 전송된다.The RF signal generated by the digital control assembly 110 is transmitted to the antenna 220 via the transmission assembly 120-1 and the high output amplifier (SSPA 120-2). The transmission signal (RF signal) whose output is amplified by the SSPA 120-2 is radiated through the antenna 220 and transmitted to a target object such as a target object.

주파수합성조립체(120-12)는 국부 발진 신호를 출력한다. 국부 발진 신호의 출력을 위하여 항온조 제어 수정발진기(OCXO) 등이 주파수합성조립체(120-12)에 포함되어 사용될 수 있다. 주파수합성조립체(120-12)가 출력한 국부 발진 신호는 클럭처리모듈(110-6)에 전달되어 동기화 정보의 생성에 사용된다.The frequency synthesis assembly 120-12 outputs a local oscillation signal. A thermostat controlled crystal oscillator (OCXO) or the like may be included in the frequency synthesis assembly 120-12 to output the local oscillation signal. The local oscillation signal output by the frequency synthesis assembly 120-12 is transmitted to the clock processing module 110-6 to be used for generating synchronization information.

SSPA(120-2)와 안테나(220)의 사이에는 커플러(120-3)가 설치되는데, 커플러(120-3)는 안테나(220)로 전달되는 신호의 일부를 분기시켜 루프백 경로로 신호가 우회할 수 있도록 안내한다.A coupler 120-3 is installed between the SSPA 120-2 and the antenna 220. The coupler 120-3 branches a portion of the signal transmitted to the antenna 220 to bypass the signal in the loopback path. Guide them to do so.

커플러(120-3)에서 분기된 신호는 제1스위치(120-4)를 거쳐서 분배기(120-5)에 전달된다. 제1스위치(120-4)에는 TSG(Test Signal Generator, 시험신호발생기; 212)가 연결된다. 제1스위치(120-4)의 좌측에 있는 두 개의 접접은 커플러(120-3)와 TSG(212)의 출력단에 각각 연결되며, 우측의 접점은 분배기(120-5)의 입력단에 연결된다. 제1스위치(120-4)의 절체 동작에 의해 분배기(120-5)는 커플러(120-3) 또는 TSG(212)와 선택적으로 연결되어 FPGA(110-3)가 발생시킨 레이더 송신신호 또는 TSG(212)가 발생시킨 시험신호를 분배기(120-5)에 전달한다.The signal branched from the coupler 120-3 is transmitted to the distributor 120-5 via the first switch 120-4. The TSG (Test Signal Generator) 212 is connected to the first switch 120-4. The two contacts on the left side of the first switch 120-4 are connected to the output terminals of the coupler 120-3 and the TSG 212, respectively, and the contacts on the right side are connected to the input terminals of the distributor 120-5. By switching operation of the first switch 120-4, the distributor 120-5 is selectively connected to the coupler 120-3 or the TSG 212 to generate the radar transmission signal or the TSG generated by the FPGA 110-3. The test signal generated by 212 is transmitted to the distributor 120-5.

분배기(120-5)는 입력된 신호에서 수평방향 RF신호와 수직방향 RF신호를 분리하여 출력한다.The divider 120-5 separates the horizontal RF signal and the vertical RF signal from the input signal and outputs the split RF signal.

H수신전단조립체(120-8)와 V수신전단조립체(120-9)는 안테나(220)로부터 입력되는 수평방향 RF신호와 수직방향 RF신호를 각각 수신하여 출력을 증폭시킨다. 증폭된 RF신호는 H수신조립체(120-10)와 V수신조립체(120-11)에 각각 전달되는데, H수신조립체(120-10)와 V수신조립체(120-11)는 주파수합성조립체(120-12)로부터 입력되는 국부 발진 신호를 이용하여 수평방향 RF신호와 수직방향 RF신호를 하향 변환하여 IF신호를 출력한다.The H receiving shear assembly 120-8 and the V receiving shear assembly 120-9 receive the horizontal RF signal and the vertical RF signal input from the antenna 220, respectively, and amplify the output. The amplified RF signal is transmitted to the H receiving assembly 120-10 and the V receiving assembly 120-11, respectively. The H receiving assembly 120-10 and the V receiving assembly 120-11 are the frequency synthesis assembly 120. The IF signal is output by down-converting the horizontal RF signal and the vertical RF signal using the local oscillation signal input from -12).

기상용 레이더의 경우에는 크기가 큰 피탐지체(구름 등)를 측정하기 때문에 수평신호와 수직신호를 별개로 구분하여 분석하지만, 군사용이나 선박용 레이더는 비행기나 미사일, 선박과 같이 비교적 작은 크기의 피탐지체를 감시하는 것이어서 수평신호와 수직신호를 구분하여 분석하지 않는다. 따라서 기상용 레이더가 아닌 경우에는 H수신조립체(120-10)와 V수신조립체(120-11)로 나뉘어지지 않으며, 하나로 합쳐진 '수신조립체'가 사용되어 IF신호를 출력한다.In the case of meteorological radar, a large target object (cloud, etc.) is measured, so the horizontal signal and the vertical signal are separated and analyzed, but military and marine radars have relatively small size such as airplanes, missiles, and ships. Since the detector is monitored, the horizontal and vertical signals are not distinguished and analyzed. Therefore, if the weather radar is not divided into the H receiving assembly (120-10) and the V receiving assembly (120-11), the combined 'receiving assembly' is used to output the IF signal.

이하 본 발명에 대한 설명에서 사용되는 '수신전단조립체' 또는 '수신조립체'라는 용어는 H수신전단조립체(120-8)와 V수신전단조립체(120-9), H수신조립체(120-10)와 V수신조립체(120-11)를 각각 결합한 모듈을 의미한다.Hereinafter, the term 'receive shear assembly' or 'receive assembly' used in the description of the present invention refers to the H-receiver shear assembly 120-8 and the V-receiver shear assembly 120-9 and the H-receive assembly 120-10. Means a module combining the V receiving assembly 120-11, respectively.

수신조립체(120-10, 120-11)가 출력한 변환된 IF신호는 ADC(110-5)에 의해 디지털 신호로 변환되어 FPGA(110-3)에 전달된다.The converted IF signals output by the reception assemblies 120-10 and 120-11 are converted into digital signals by the ADC 110-5 and transmitted to the FPGA 110-3.

분배기(120-5)와 수신전단조립체(120-8, 120, 9)의 사이에는 제2스위치(120-6)와 제3스위치(120-7)가 연결된다.The second switch 120-6 and the third switch 120-7 are connected between the distributor 120-5 and the receiving shear assemblies 120-8, 120, and 9.

제2스위치(120-6)의 우측에 있는 두 개의 접점은 안테나(220)와 분배기(120-5)의 출력단에 각각 연결되며, 좌측의 접점은 H수신전단조립체(120-8)에 연결된다. 그리고 제3스위치(120-7)의 우측에 있는 두 개의 접점은 안테나(220)와 분배기(120-5)의 출력단에 각각 연결되며, 좌측의 접점은 V수신전단조립체(120-9)에 연결된다. 제2스위치(120-6)와 제3스위치(120-7)의 절체 동작에 의해 H수신전단조립체(120-8)와 V수신전단조립체(120-9)는 각각 안테나(220) 또는 분배기(120-5)와 연결되어 안테나(220) 또는 분배기(120-5)로부터 전달되는 신호를 선택적으로 전달받게 된다.The two contacts on the right side of the second switch 120-6 are connected to the output terminals of the antenna 220 and the distributor 120-5, respectively, and the contacts on the left side are connected to the H receiving shear assembly 120-8. . The two contacts on the right side of the third switch 120-7 are connected to the output terminals of the antenna 220 and the distributor 120-5, respectively, and the contacts on the left side are connected to the V receiver front end assembly 120-9. do. By the switching operation of the second switch 120-6 and the third switch 120-7, the H receiving shear assembly 120-8 and the V receiving shear assembly 120-9 are respectively an antenna 220 or a distributor ( 120-5) to selectively receive a signal from the antenna 220 or the distributor 120-5.

제1스위치(120-4)와 제2스위치(120-6), 제3스위치(120-7)는 신호처리부(210) 또는 CPU(110-2)의 제어에 따라 절체 동작이 이루어져서 송신신호의 전달과 신호의 루프백 경로 설정이 번갈아가면서 이루어진다.The first switch 120-4, the second switch 120-6, and the third switch 120-7 perform a switching operation under the control of the signal processing unit 210 or the CPU 110-2 to transmit the transmission signal. The loopback routing of transmissions and signals takes place alternately.

한편, FPGA(110-3)는 ADC(110-5)로부터 전달되는 디지털 신호의 주파수를 기준신호에 맞게 이동시키고, 대역폭을 줄여서 신호의 스펙트럼을 용이하게 분리할 수 있도록 한다.On the other hand, the FPGA (110-3) is to move the frequency of the digital signal from the ADC (110-5) in accordance with the reference signal, and to reduce the bandwidth to easily separate the spectrum of the signal.

디지털 스펙트럼 분석은 Swept 스펙트럼 분석기의 아날로그 컴포넌트를 디지털 컴포넌트로 대체한 것으로서, 디지털 스펙트럼 분석의 핵심기술은 DDC(Digital Down Conversion)이다.Digital spectrum analysis replaces the analog components of the Swept spectrum analyzer with digital components. The core technology of digital spectrum analysis is DDC (Digital Down Conversion).

본 발명에서 기재하는 DDC는 IF신호를 디지털 방식으로 신호 처리하는 블록을 의미하는데, 이러한 DDC기법은 IF신호를 아날로그/디지털 변환 후, 디지털 영역의 믹서와 저역통과필터(LPF, Low-pass Filter)를 사용하여 Baseband 신호로 바꾼다. LPF는 효율적인 직렬 연결 구조로 설계되었으며, 단계적으로 샘플링 속도를 낮추어주는 Decimation 필터의 기능도 함께 수행한다.The DDC described in the present invention refers to a block for digitally processing an IF signal, and this DDC technique is a mixer and a low-pass filter (LPF) in the digital domain after analog / digital conversion of the IF signal. Use to change to baseband signal. The LPF is designed with an efficient serial connection structure and also performs the function of the Decimation Filter, which gradually reduces the sampling rate.

도 3에는 FPGA(110-3)의 구성요소가 도시되어 있는데, CIC(Cascaded Integrator-Comb)필터(110-3d, 110-3e)와 RBW(Resolution BandWidth)필터(110-3f, 110-3g)가 저역통과필터의 단계적 기능을 수행한다.3 illustrates components of the FPGA 110-3, which are Cascaded Integrator-Comb (CIC) filters 110-3d and 110-3e and Resolution BandWidth (RBW) filters 110-3f and 110-3g. Performs the staged function of the lowpass filter.

제1믹서(110-3a)와 제2믹서(110-3b)는 샘플링되어 입력된 디지털 형식의 IF신호(수평신호와 수직신호)와 DDS(Digital Sine Synthesizer; 110-3c)에서 생성된 신호를 혼합하여 I(In-phase)신호와 Q(Quadrature-phase)신호를 포함하는 기저대역신호(수평기저대역신호와 수직기저대역신호로 구성)로 변환한다.The first mixer 110-3a and the second mixer 110-3b are sampled and input signals generated from the digital format IF signals (horizontal signals and vertical signals) and DDS (Digital Sine Synthesizer; 110-3c). The mixture is converted into a baseband signal (composed of a horizontal baseband signal and a vertical baseband signal) including an I (In-phase) signal and a Q (Quadrature-phase) signal.

LPF의 첫 번째 단계로 기능하는 제1CIC필터(110-3d)와 제2CIC필터(110-3e)는 곱셈기가 필요없이 덧셈기만으로 구현 가능한 간단한 형태의 필터로 광대역 신호(기저대역신호)에서 협대역 신호를 분리하는데 유용하다.The first CIC filter 110-3d and the second CIC filter 110-3e, which function as the first stage of the LPF, are simple filters that can be implemented by an adder without the need for a multiplier. Useful for separating

그 다음 단에 있는 제1RBW필터(110-3f)와 제2RBW필터(110-3g)는 CIC필터(110-3d, 110-3e)를 통해 필터링된 협대역 신호를 좀더 세밀하게 분리하는 필터로서 신호의 대역을 나눠서 필터링을 한다. RBW에 따라 출력 스펙트럼의 모양과 측정시간이 달라진다.The first RBW filter 110-3f and the second RBW filter 110-3g in the next stage are filters that further narrowly narrow the narrowband signal filtered through the CIC filters 110-3d and 110-3e. Filter by dividing the band of. The shape of the output spectrum and the measurement time depend on the RBW.

파워측정부(110-3h)는 RBW필터(110-3f, 110-3g)를 통과한 협대역 신호의 출력을 측정하는 것으로서, 컴플렉스(Complex) 신호의 요소인 I신호와 Q신호의 출력을 각각 제곱하여 더함으로써 구할 수 있다. 본 발명에서는 파워측정부(110-3h)는 대략 30㎑ 정도의 대역폭에 속하는 신호의 출력을 측정한다.The power measuring unit 110-3h measures the output of the narrowband signal passing through the RBW filters 110-3f and 110-3g, and outputs the outputs of the I and Q signals, which are elements of the complex signal, respectively. Can be obtained by adding the squares. In the present invention, the power measuring unit 110-3h measures the output of a signal belonging to a bandwidth of approximately 30 Hz.

VBW(Video BandWidth)필터(110-3i)는 LPF를 통과한 신호의 스펙트럼을 시각적으로 보정하여 파형이 좀 더 부드럽게 표현되도록 한다.The VBW (Video BandWidth) filter 110-3i visually corrects the spectrum of the signal passing through the LPF so that the waveform is more smoothly expressed.

한편, 도 4는 본 발명의 분석시스템을 이용한 레이더 분석방법의 과정을 나타낸 순서도이다. 도 1 내지 4를 참조하여 본 발명의 분석시스템(100)의 동작 과정을 단계적으로 설명한다.On the other hand, Figure 4 is a flow chart showing the process of the radar analysis method using the analysis system of the present invention. Referring to Figures 1 to 4 will be described step by step the operation of the analysis system 100 of the present invention.

신호처리부(210) 또는 CPU(110-2)는 레이더 시스템의 안테나(220)를 통해 송신신호를 방사하여 피탐지체의 위치를 파악하는 과정에서 특정한 이벤트가 발생했을 때 또는 일정한 주기마다 레이더 시스템의 정상동작 여부를 파악하기 위해서 신호 분석의 시작을 결정한다.The signal processing unit 210 or the CPU 110-2 radiates a transmission signal through the antenna 220 of the radar system, and when a specific event occurs in the process of determining the position of the object to be detected, the radar system The start of signal analysis is determined to determine whether it is operating normally.

신호처리부(210)의 제어에 따라 디지털제어조립체(110)가 발생하는 신호를 이용하여 분석할 것인지, 아니면 TSG(212)로부터 발생된 신호를 이용할 것인지가 결정된다.(S102)According to the control of the signal processor 210, it is determined whether the digital control assembly 110 analyzes using the generated signal or whether the signal generated from the TSG 212 is used (S102).

송수신장치(120)에 포함된 세 개의 스위치는 신호처리부(210)의 결정에 따라 적절한 방식으로 절체되어 신호의 입력경로를 결정한다.(S104)Three switches included in the transceiver 120 are switched in an appropriate manner according to the decision of the signal processor 210 to determine the input path of the signal.

FPGA(110-3)에서 발생되는 송신신호(피탐지체에 방사되는 신호) 또는 CW신호를 이용하는 경우에는 제1스위치(120-4)의 좌측 접점은 커플러(120-3)의 출력단과 연결된다. 만약 TSG(212)에서 발생되는 신호를 이용하는 경우에는 제1스위치(120-4)의 좌측 접점이 TSG(212)의 출력단과 연결되도록 절체될 것이다.When using a transmission signal (a signal radiated to the detector) or a CW signal generated in the FPGA 110-3, the left contact of the first switch 120-4 is connected to the output terminal of the coupler 120-3. . If the signal generated by the TSG 212 is used, the left contact of the first switch 120-4 will be switched to be connected to the output terminal of the TSG 212.

제2스위치(120-6)와 제3스위치(120-7)의 우측 접점은 평상시 정상적인 레이더 시스템의 운용중에는 안테나(220)와 연결되는데, 신호의 분석을 위한 루프백 경로의 형성을 위해서는 절체되어 분배기(120-5)의 출력단과 각각 연결된다. 따라서 FPGA(110-3)에서 발생된 신호가 송신조립체(120-1)와 SSPA(120-2), 커플러(120-3), 제1스위치(120-4), 분배기(120-5), 제2스위치(120-6) 및 제3스위치(120-7)를 통과하여 수신전단조립체(120-8, 120-9)에 입력된다. 이 신호는 IF신호로 변환되어 수신조립체(120-10, 120-11)를 거쳐서 ADC(110-5)에 전달된다.The right contact point of the second switch 120-6 and the third switch 120-7 is normally connected to the antenna 220 during normal radar system operation. The switch is switched to form a loopback path for signal analysis. Are respectively connected to the output terminals of 120-5. Therefore, the signal generated from the FPGA 110-3 is transmitted to the transmission assembly 120-1, the SSPA 120-2, the coupler 120-3, the first switch 120-4, the divider 120-5, Passed through the second switch (120-6) and the third switch (120-7) is input to the receiving shear assembly (120-8, 120-9). This signal is converted into an IF signal and delivered to the ADC 110-5 via the receiving assemblies 120-10 and 120-11.

도 5는 송수신장치로부터 전송되는 IF신호의 파형을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing waveforms of IF signals transmitted from a transceiver.

ADC(110-5)는 수신된 IF신호를 디지털 신호로 변환하여 FPGA(110-3)에 입력한다.(S106) 도 6은 디지털 신호로 변환된 IF신호의 파형을 나타낸 그래프로서, ADC(110-5)의 출력단에서 나오는 신호의 파형을 나타내고 있다.The ADC 110-5 converts the received IF signal into a digital signal and inputs it to the FPGA 110-3. (S106) FIG. 6 is a graph showing the waveform of an IF signal converted into a digital signal. The waveform of the signal from the output terminal of -5) is shown.

디지털 IF신호는 수평신호와 수직신호가 분리된 상태에서 제1믹서(110-3a)와 제2믹서(110-3b)를 각각 통과하면서 수평기저대역신호와 수직기저대역신호로 변환된다.(S108) 도 7은 I신호와 Q신호를 포함하는 기저대역신호의 파형을 나타낸 그래프로서, 제1믹서(110-3a)와 제2믹서(110-3b)의 출력단에서 나오는 신호의 파형을 나타내고 있다.The digital IF signal is converted into a horizontal baseband signal and a vertical baseband signal while passing through the first mixer 110-3a and the second mixer 110-3b while the horizontal signal and the vertical signal are separated. FIG. 7 is a graph showing a waveform of a baseband signal including an I signal and a Q signal, and shows a waveform of a signal coming from the output terminals of the first mixer 110-3a and the second mixer 110-3b.

제1CIC필터(110-3d)와 제2CIC필터(110-3e)에 입력되는 신호는 광대역 신호로서, 여기에서 스펙트럼 분석 대상이 되는 특정 대역의 신호가 분리된다.(S110) 도 8은 기저대역신호로부터 분리된 협대역신호의 파형을 나타낸 그래프로서, 제1CIC필터(110-3d)와 제2CIC필터(110-3e)의 출력단에서 나오는 신호의 파형을 나타내고 있다.The signals input to the first CIC filter 110-3d and the second CIC filter 110-3e are wideband signals, from which signals of a specific band to be subjected to spectrum analysis are separated. (S110) FIG. 8 shows a baseband signal. A graph showing the waveform of the narrowband signal separated from the graph shows the waveform of the signal coming from the output terminals of the first CIC filter 110-3d and the second CIC filter 110-3e.

제1RBW필터(110-3f)와 제2RBW필터(110-3g)에 입력된 협대역 신호는 스펙트럼 분석 대상이 되는 특정 주파수 영역의 신호 파형만 남고 나머지는 제거된다.(S112) 도 9는 RBW필터에 의해 좀 더 세밀하게 분리된 스펙트럼 신호의 파형을 나타낸 그래프로서, 제1RBW필터(110-3f)와 제2RBW필터(110-3g)의 출력단에서 나오는 신호의 파형을 나타내고 있다.Narrow-band signals input to the first RBW filter 110-3f and the second RBW filter 110-3g remain only the signal waveform of a specific frequency domain to be subjected to spectrum analysis, and the rest are removed. (S112) FIG. 9 shows the RBW filter. This is a graph showing the waveforms of the spectral signals separated in more detail by using the waveforms of the signals from the output stages of the first RBW filter 110-3f and the second RBW filter 110-3g.

제1RBW필터(110-3f)와 제2RBW필터(110-3g)에서 출력된 신호는 파워측정부(110-3h)에 전달되어 신호의 출력을 비롯한 특성을 측정한다.(S114) 그리고 VBW필터(110-3i)에 입력되어 시각적으로 평활하게 변환된다. 도 10은 VBW필터에 의해 평활도가 커진 스펙트럼 신호의 파형을 나타낸 그래프이다.The signals output from the first RBW filter 110-3f and the second RBW filter 110-3g are transmitted to the power measuring unit 110-3h to measure characteristics including the output of the signal (S114) and the VBW filter ( 110-3i) to convert visually and smoothly. 10 is a graph showing waveforms of spectral signals with increased smoothness by the VBW filter.

도 10과 같이 최종적으로 변환된 신호의 스펙트럼을 분석함으로써 레이더 시스템을 통해 송신되는 신호에 대비한 분석대상이 되는 신호의 출력(power)이나 이득(gain), 스퓨리어스(spurious) 등을 측정할 수 있으며, 추가적으로 STC(Sensitivity Time Control), AGC(Auto Gain Control), ALC(Auto Level Control) 등의 기능도 본 발명의 분석시스템(100)을 이용하여 확인할 수 있다.By analyzing the spectrum of the finally converted signal as shown in Figure 10 can be measured the power (power), gain (gain), spurious (spurious), etc. of the signal to be compared to the signal transmitted through the radar system Additionally, functions such as Sensitivity Time Control (STC), Auto Gain Control (AGC), and Auto Level Control (ALC) can also be confirmed using the analysis system 100 of the present invention.

FPGA(110-3)에서 발생한 CW신호의 특성은 일정하게 유지되는데, 안테나(220)를 통해 방사된 송신신호와 루프백 경로를 통해 들어온 신호는 실제 장비의 운용과정에서 각 모듈을 거치면서 신호의 변형이 이루어진 상태이므로, 이미 알고 있는 송수신 경로상의 이득을 적용하면 송수신장치(120)에 속한 장치들의 이상 유무를 확인할 수 있다.The characteristics of the CW signal generated in the FPGA (110-3) is maintained constant, the signal transmitted through the antenna 220 and the signal received through the loopback path is transformed while passing through each module in the operation of the actual equipment In this state, it is possible to check whether there is an error in the devices belonging to the transceiver 120 by applying gains already known on the transmit / receive path.

또한 분석된 신호의 특성과 규격에서 이상이 있는지를 자체 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통하여 확인할 수 있고, 광 인터페이스를 이용하여 신호처리부(210)로 전송함으로써 원격으로 이상 유무를 확인할 수도 있다.In addition, whether there is an abnormality in the characteristics and specifications of the analyzed signal can be confirmed through its own graphical user interface (GUI), and by using the optical interface to the signal processing unit 210 can be remotely confirmed whether there is an abnormality.

또한 TSG(212)를 이용하거나 송신 경로상에 이득조절 기능을 추가하여 송수신장치(120)의 수신 경로의 교정(Calibration)에도 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, by using the TSG 212 or by adding a gain control function on the transmission path, there is an effect that can be used for calibration of the reception path of the transceiver 120.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, As will be understood by those skilled in the art. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modifications derived from the equivalent concept should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100 : 분석시스템 110 : 디지털제어조립체
110-1 : 광신호송수신모듈 110-2 : CPU
110-3 : FPGA 110-4 : DAC
110-5 : ADC 110-6 : 클럭처리모듈
120 : 송수신장치 120-1 : 송신조립체
120-2 : SSPA 120-3 : 커플러
120-4 : 제1스위치 120-5 : 분배기
120-6 : 제2스위치 120-7 : 제3스위치
120-8 : H수신전단조립체 120-9 : V수신전단조립체
120-10 : H수신조립체 120-11 : V수신조립체
120-12 : 주파수합성조립체 210 : 신호처리부
212 : TSG 220 : 안테나
100: analysis system 110: digital control assembly
110-1: Optical signal transmission module 110-2: CPU
110-3: FPGA 110-4: DAC
110-5: ADC 110-6: Clock Processing Module
120: transceiver 120-1: transmission assembly
120-2: SSPA 120-3: Coupler
120-4: first switch 120-5: distributor
120-6: second switch 120-7: third switch
120-8: H-receiver shear assembly 120-9: V-receiver shear assembly
120-10: H receiving assembly 120-11: V receiving assembly
120-12: frequency synthesis assembly 210: signal processing unit
212: TSG 220: antenna

Claims (5)

피탐지체를 측정하는 레이더 시스템의 상태를 분석하는 시스템으로서,
신호처리부(210)로부터 입력되는 제어신호에 따라 디지털 신호를 발생시키고, 상기 디지털 신호를 아날로그 RF신호로 변환하여 출력하며, 상기 레이더 시스템이 정상적으로 동작하고 있는지를 파악하는 디지털제어조립체(110)와;
상기 디지털제어조립체(110)가 출력한 RF신호를 안테나(220)로 전달하며, 상기 신호처리부(210)의 제어에 따라 상기 디지털제어조립체(110) 또는 TSG(Test Signal Generator, 시험신호발생기; 212)에서 발생된 신호를 선택적으로 상기 디지털제어조립체(110)에 전달하는 송수신장치(120)를 포함하며,
상기 디지털제어조립체(110)는
상기 디지털 신호를 생성하며, 상기 송수신장치(120)로부터 전달되는 신호의 스펙트럼을 분석하여 상기 디지털제어조립체(110) 및 상기 송수신장치(120)의 이상 유무를 확인하는 FPGA(110-3)를 포함하며,
상기 송수신장치(120)는
좌측에 있는 두 개의 접접은 커플러(120-3)와 TSG(212)의 출력단에 각각 연결되며, 우측의 접점은 분배기(120-5)의 입력단에 연결되는 제1스위치(120-4)와;
우측에 있는 두 개의 접점은 상기 안테나(220)와 분배기(120-5)의 출력단에 각각 연결되며, 좌측의 접점은 H수신전단조립체(120-8)에 연결되어 수평신호를 전달하는 제2스위치(120-6)와;
우측에 있는 두 개의 접점은 상기 안테나(220)와 분배기(120-5)의 출력단에 각각 연결되며, 좌측의 접점은 V수신전단조립체(120-9)에 연결되어 수직신호를 전달하는 제3스위치(120-7);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디지털 스펙트럼을 이용한 레이더 분석시스템.
A system that analyzes the state of a radar system measuring an object,
A digital control assembly (110) generating a digital signal according to a control signal input from the signal processing unit (210), converting the digital signal into an analog RF signal, and outputting the digital signal, and determining whether the radar system is operating normally;
The RF signal output from the digital control assembly 110 is transmitted to the antenna 220, and according to the control of the signal processor 210, the digital control assembly 110 or TSG (Test Signal Generator, test signal generator); It includes a transceiver 120 for selectively transmitting a signal generated in the) to the digital control assembly 110,
The digital control assembly 110 is
Generating the digital signal, and analyzing the spectrum of the signal transmitted from the transceiver 120 includes an FPGA (110-3) for checking the abnormality of the digital control assembly 110 and the transceiver 120. ,
The transceiver 120 is
The two contacts on the left side are respectively connected to the output terminal of the coupler 120-3 and the TSG 212, and the contacts on the right side of the first switch 120-4 are connected to the input terminal of the distributor 120-5;
The two contacts on the right side are respectively connected to the output terminals of the antenna 220 and the distributor 120-5, and the contacts on the left side are connected to the H receiving front end assembly 120-8 to transfer the horizontal signal. (120-6);
The two contacts on the right side are connected to the output terminals of the antenna 220 and the distributor 120-5, respectively, and the contacts on the left side are connected to the V receiving front end assembly 120-9 to transfer the vertical signal. Radar analysis system using a digital spectrum, characterized in that it comprises a (120-7).
제1항에 있어서,
상기 FPGA(110-3)는
ADC(Analog to Digital converter; 110-5)에 의해 변환된 디지털 IF신호를 I(In-phase)신호와 Q(Quadrature-phase)신호를 포함하는 수평기저대역신호 및 수직기저대역신호로 각각 변환하는 제1믹서(110-3a) 및 제2믹서(110-3b)와;
제1믹서(110-3a) 및 제2믹서(110-3b)에서 출력되는 광대역 신호를 스펙트럼 분석 대상이 되는 특정 대역의 신호로 분리하는 제1CIC필터(110-3d) 및 제2CIC필터(110-3e)와;
상기 스펙트럼 분석 대상이 되는 특정 주파수 영역의 신호 파형만 남고 나머지는 제거하는 제1RBW필터(110-3f) 및 제2RBW필터(110-3g)와;
제1RBW필터(110-3f) 및 제2RBW필터(110-3g)를 통과한 신호를 시각적으로 평활하게 변환시키는 VBW필터(110-3i);를 포함하는, 디지털 스펙트럼을 이용한 레이더 분석시스템.
The method of claim 1,
The FPGA 110-3
Converting the digital IF signal converted by the ADC (Analog to Digital converter; 110-5) into a horizontal baseband signal and a vertical baseband signal including an I (In-phase) signal and a Q (Quadrature-phase) signal, respectively. A first mixer 110-3a and a second mixer 110-3b;
A first CIC filter 110-3d and a second CIC filter 110- separating the wideband signals output from the first mixer 110-3a and the second mixer 110-3b into signals of a specific band to be subjected to spectrum analysis. 3e);
A first RBW filter (110-3f) and a second RBW filter (110-3g) which leave only the signal waveform of a specific frequency region to be subjected to the spectrum analysis and remove the rest;
And a VBW filter (110-3i) for visually and smoothly converting a signal passing through the first RBW filter (110-3f) and the second RBW filter (110-3g).
삭제delete 피탐지체를 측정하는 레이더 시스템의 상태를 분석하는 방법으로서,
상기 레이더 시스템의 상태를 분석하기 위해서 디지털제어조립체(110)에서 발생하는 신호를 이용할 것인지, 아니면 TSG(212)로부터 발생된 신호를 이용할 것인지를 신호처리부(210)가 결정하는 제1단계와;
상기 디지털제어조립체(110)에서 발생된 신호 또는 상기 TSG(212)로부터 발생된 신호를 송수신장치(120) 내부의 루프백 경로를 통해 우회시켜 상기 디지털제어조립체(110)로 전달하는 제2단계와;
FPGA(110-3)가 상기 송수신장치(120)로부터 전달되는 신호의 스펙트럼을 분석하여 상기 디지털제어조립체(110) 및 상기 송수신장치(120)의 이상 유무를 확인하는 제3단계;를 포함하며,
상기 제3단계는
상기 FPGA(110-3)에 포함된 제1믹서(110-3a) 및 제2믹서(110-3b)가 ADC(Analog to Digital converter; 110-5)에 의해 변환된 디지털 IF신호를 I(In-phase)신호와 Q(Quadrature-phase)신호를 포함하는 수평기저대역신호 및 수직기저대역신호로 각각 변환하는 제3-1단계와;
제1CIC필터(110-3d) 및 제2CIC필터(110-3e)가 상기 제1믹서(110-3a) 및 상기 제2믹서(110-3b)에서 출력되는 광대역 신호를 스펙트럼 분석 대상이 되는 특정 대역의 신호로 분리하는 제3-2단계와;
제1RBW필터(110-3f) 및 제2RBW필터(110-3g)가 상기 스펙트럼 분석 대상이 되는 특정 주파수 영역의 신호 파형만 남고 나머지는 제거하는 제3-3단계와;
VBW필터(110-3i)가 상기 제1RBW필터(110-3f) 및 상기 제2RBW필터(110-3g)를 통과한 신호를 시각적으로 평활하게 변환시키는 제3-4단계;를 포함하는, 디지털 스펙트럼을 이용한 레이더 분석방법.
A method of analyzing the state of a radar system measuring an object,
A first step of the signal processor 210 determining whether to use a signal generated from the digital control assembly 110 or a signal generated from the TSG 212 to analyze the state of the radar system;
A second step of bypassing a signal generated from the digital control assembly 110 or a signal generated from the TSG 212 through a loopback path inside the transceiver 120 to the digital control assembly 110;
And a third step of the FPGA 110-3 analyzing the spectrum of the signal transmitted from the transceiver 120 to confirm whether the digital control assembly 110 and the transceiver 120 are abnormal.
The third step is
The first mixer 110-3a and the second mixer 110-3b included in the FPGA 110-3 convert the digital IF signal converted by the ADC (Analog to Digital converter; 110-5) into I (In step 3-1 converting the horizontal baseband signal and the vertical baseband signal including a -phase) signal and a quadrature-phase (Q) signal, respectively;
A specific band in which the first CIC filter 110-3d and the second CIC filter 110-3e are the spectrum analysis targets for the wideband signals output from the first mixer 110-3a and the second mixer 110-3b. Step 3-2 to separate the signal of;
Steps 3-3, in which the first RBW filter 110-3f and the second RBW filter 110-3g remove only the signal waveforms of the specific frequency region to be subjected to the spectrum analysis and remove the rest;
And a step 3-4 in which the VBW filter 110-3i visually and smoothly converts the signal passing through the first RBW filter 110-3f and the second RBW filter 110-3g. Radar analysis method using the.
삭제delete
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