KR101612739B1 - 가변 해상도를 갖는 시간-디지털 변환기를 이용한 거리 측정 장치 및 방법 - Google Patents

가변 해상도를 갖는 시간-디지털 변환기를 이용한 거리 측정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101612739B1
KR101612739B1 KR1020140178599A KR20140178599A KR101612739B1 KR 101612739 B1 KR101612739 B1 KR 101612739B1 KR 1020140178599 A KR1020140178599 A KR 1020140178599A KR 20140178599 A KR20140178599 A KR 20140178599A KR 101612739 B1 KR101612739 B1 KR 101612739B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
distance
resolution
delay
transmitter
time
Prior art date
Application number
KR1020140178599A
Other languages
English (en)
Inventor
김태욱
진태환
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020140178599A priority Critical patent/KR101612739B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101612739B1 publication Critical patent/KR101612739B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/26—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being duration, interval, position, frequency, or sequence
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/14—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals by the use of delay lines
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/50—Analogue/digital converters with intermediate conversion to time interval
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S331/00—Oscillators
    • Y10S331/02—Phase locked loop having lock indicating or detecting means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 가변 해상도를 갖는 시간-디지털 변환기, 그를 이용한 거리 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시간-디지털 변환기는, 시작 신호를 입력받아 기 설정된 지연 시간만큼 지연시키는 다수의 딜레이 셀들이 종속 접속되어 구성되며, 각각의 딜레이 셀은 상기 지연 시간이 변경 가능한 딜레이 라인; 및 상기 딜레이 셀에 의해 지연된 시작 신호와 중지 신호의 위상을 비교하여 상기 지연된 시작 신호와 상기 중지 신호 간의 선후 관계에 따라 디지털 신호를 출력하는 다수의 위상 비교기들;을 포함할 수 있다.

Description

가변 해상도를 갖는 시간-디지털 변환기를 이용한 거리 측정 장치 및 방법{DISTANCE MEASUREMENT APPARATUS AND METHOD UTILIZING TIME TO DIGITAL CONVERTER HAVING SCALABLE RESOLUTION}
본 발명은 가변 해상도를 갖는 시간-디지털 변환기, 그를 이용한 거리 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
임펄스 신호를 이용하여 거리를 측정하는 무선 측위 장치는 임펄스 신호가 송신기로부터 송신되어 수신기에 도달할 때까지 걸린 전파 시간에 신호의 전파 속도를 곱하여 송신기와 수신기 간의 거리를 측정한다. 일반적으로 무선 측위 장치는 신호의 전파 시간을 측정하기 위해 두 개의 펄스 신호들 간의 인가 시간 차를 디지털 코드로 변환하는 시간-디지털 변환기(Time-to-Digital Converter, TDC)를 이용한다.
시간-디지털 변환기는 두 개의 펄스 신호들 중 먼저 입력되는 시작 신호를 다수의 딜레이 셀들을 통해 단위 지연 시간씩 지연시킨 뒤 나중에 입력되는 중지 신호와 위상을 비교한다. 그 결과, 시간-디지털 변환기는 지연된 시작 신호와 중지 신호 간의 선후 관계 역전을 검출하여 그에 따라 디지털 신호를 출력한다. 따라서, 시간-디지털 변환기는 딜레이 셀이 신호를 지연시키는 정도인 딜레이 값에 의해 시간 측정 해상도가 결정된다.
그러나, 종래의 시간-디지털 변환기는 딜레이 셀의 딜레이 값이 고정되어 있어 동작 범위(dynamic range)가 제한적이며, 이와 같은 시간-디지털 변환기를 채용하는 측위 장치 역시 측정 가능한 거리 범위가 제한적이고 다양한 해상도로 유연하게 거리 측정을 할 수 없다는 한계가 있다.
본 발명의 실시예는 다양한 해상도로 동작하여 동작 범위 및 거리 측정이 유연한 시간-디지털 변환기, 거리 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 최적의 해상도를 검출하여 그에 따라 거리를 측정할 수 있는 시간-디지털 변환기, 거리 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간-디지털 변환기는, 시작 신호를 입력받아 기 설정된 지연 시간만큼 지연시키는 다수의 딜레이 셀들이 종속 접속되어 구성되며, 각각의 딜레이 셀은 상기 지연 시간이 변경 가능한 딜레이 라인; 및 상기 딜레이 셀에 의해 지연된 시작 신호와 중지 신호의 위상을 비교하여 상기 지연된 시작 신호와 상기 중지 신호 간의 선후 관계에 따라 디지털 신호를 출력하는 다수의 위상 비교기들;을 포함할 수 있다.
상기 각각의 딜레이 셀은 짝수 개의 인버터들을 포함하며, 상기 딜레이 셀은: 상기 지연 시간을 변경하기 위해 적어도 하나의 인버터를 통해 흐르는 전류의 양을 조절하는 전류 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 전류 조절부는: 상기 인버터의 접지단에 연결되어 상기 전류의 양을 결정하는 전류 거울을 포함할 수 있다.
상기 전류 조절부는: 상기 인버터의 접지단에 연결되어 게이트 또는 베이스에 인가되는 바이어스 전압에 의해 상기 전류의 양을 결정하는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 전류 조절부는: 상기 인버터의 접지단에 연결되어 저항이 변경되는 가변 저항을 포함할 수 있다.
상기 딜레이 라인은: 상기 딜레이 셀의 출력단과 접지 사이에 연결되어, 상기 지연 시간을 변경하기 위해 커패시턴스가 변경되는 다수의 가변 커패시터들을 더 포함할 수 있다.
상기 시간-디지털 변환기는, 상기 시간-디지털 변환기의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 지연 시간이 줄어들고, 상기 시간-디지털 변환기의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 지연 시간이 늘어날 수 있다.
상기 전류 조절부는: 상기 시간-디지털 변환기의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 전류의 양을 증가시키고, 상기 시간-디지털 변환기의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 전류의 양을 감소시킬 수 있다.
상기 가변 커패시터는: 상기 시간-디지털 변환기의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 커패시턴스가 작아지고, 상기 시간-디지털 변환기의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 커패시턴스가 커질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 장치는, 송신기로부터 송신된 임펄스 신호를 수신하여 펄스 신호로 변환하는 임펄스-펄스 변환기; 기준 신호와 상기 펄스 신호를 입력받아 상기 기준 신호와 상기 펄스 신호 간의 시간 차에 해당하는 디지털 코드를 출력하는 시간-디지털 변환기; 및 상기 디지털 코드를 기초로 상기 송신기까지의 거리를 계산하는 제어기를 포함하되, 상기 시간-디지털 변환기는: 상기 기준 신호를 입력받아 기 설정된 지연 시간만큼 지연시키는 다수의 딜레이 셀들이 종속 접속되어 구성되며, 각각의 딜레이 셀은 상기 지연 시간이 변경 가능한 딜레이 라인; 및 상기 딜레이 셀에 의해 지연된 기준 신호와 상기 펄스 신호의 위상을 비교하여 상기 지연된 기준 신호와 상기 펄스 신호 간의 선후 관계에 따라 디지털 신호를 출력하는 다수의 위상 비교기들;을 포함할 수 있다.
상기 임펄스-펄스 변환기는: 상기 임펄스 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 증폭된 임펄스 신호의 포락선을 검출하는 포락선 검출기; 및 상기 포락선을 기준 전압과 비교하여 상기 포락선이 상기 기준 전압보다 큰 경우 신호를 출력하는 비교기;를 포함할 수 있다.
상기 각각의 딜레이 셀은 짝수 개의 인버터들을 포함하며, 상기 딜레이 셀은: 상기 지연 시간을 변경하기 위해 적어도 하나의 인버터를 통해 흐르는 전류의 양을 조절하는 전류 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 전류 조절부는: 상기 인버터의 접지단에 연결되어 상기 전류의 양을 결정하는 전류 거울을 포함할 수 있다.
상기 전류 조절부는: 상기 인버터의 접지단에 연결되어 게이트 또는 베이스에 인가되는 바이어스 전압에 의해 상기 전류의 양을 결정하는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 전류 조절부는: 상기 인버터의 접지단에 연결되어 저항이 변경되는 가변 저항을 포함할 수 있다.
상기 딜레이 라인은: 상기 딜레이 셀의 출력단과 접지 사이에 연결되어, 상기 지연 시간을 변경하기 위해 커패시턴스가 변경되는 다수의 가변 커패시터들을 더 포함할 수 있다.
상기 제어기는: 상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 지연 시간을 감소시키고, 상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 지연 시간을 증가시킬 수 있다.
상기 제어기는: 상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 전류의 양을 증가시키고, 상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 전류의 양을 감소시킬 수 있다.
상기 제어기는: 상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 커패시턴스를 감소시키고, 상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 커패시턴스를 증가시킬 수 있다.
상기 제어기는: 기 설정된 해상도로 상기 송신기까지의 거리 측정을 시도하여 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하도록 제어할 수 있다.
상기 제어기는: 기 설정된 해상도로 상기 송신기까지의 거리 측정을 시도하여, 측정된 거리가 상기 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하도록 제어할 수 있다.
상기 제어기는: 가장 낮은 해상도로 상기 송신기까지의 거리 측정을 시도하여, 측정된 거리가 상기 가장 낮은 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하고, 상기 증가된 해상도로 측정된 거리가 상기 증가된 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 과정을 반복하되, 상기 증가된 해상도로 상기 송신기까지의 거리 측정을 시도하여 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 방법은 상기 거리 측정 장치가 거리를 측정하는 방법으로서, 딜레이 셀의 지연 시간을 변경하여 상기 거리 측정 장치의 해상도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 딜레이 셀의 지연 시간을 변경하여 상기 거리 측정 장치의 해상도를 조절하는 단계는: 상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 지연 시간을 감소시키는 단계; 및 상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 지연 시간을 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다.
각각의 딜레이 셀은 짝수 개의 인버터들을 포함하며, 상기 딜레이 셀은: 상기 지연 시간을 변경하기 위해 적어도 하나의 인버터를 통해 흐르는 전류의 양을 조절하는 전류 조절부를 더 포함하고, 상기 딜레이 셀의 지연 시간을 변경하여 상기 거리 측정 장치의 해상도를 조절하는 단계는: 상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 전류의 양을 증가시키는 단계; 및 상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 전류의 양을 감소시키는 단계;를 포함할 수 있다.
딜레이 라인은: 상기 딜레이 셀의 출력단과 접지 사이에 연결되어, 상기 지연 시간을 변경하기 위해 커패시턴스가 변경되는 다수의 가변 커패시터들을 더 포함하며, 상기 딜레이 셀의 지연 시간을 변경하여 상기 거리 측정 장치의 해상도를 조절하는 단계는: 상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 커패시턴스를 감소시키는 단계; 및 상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 커패시턴스를 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 거리 측정 방법은, 기 설정된 해상도로 송신기까지의 거리 측정을 시도하는 단계; 및 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 거리 측정 방법은, 기 설정된 해상도로 송신기까지의 거리 측정을 시도하는 단계; 및 측정된 거리가 상기 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 거리 측정 방법은, 가장 낮은 해상도로 송신기까지의 거리 측정을 시도하는 단계; 측정된 거리가 상기 가장 낮은 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 단계; 상기 증가된 해상도로 측정된 거리가 상기 증가된 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 과정을 반복하는 단계; 및 상기 증가된 해상도로 상기 송신기까지의 거리 측정을 시도하여 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 방법은 컴퓨터로 실행될 수 있는 프로그램으로 구현되어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 방법은 컴퓨터와 결합되어 실행하기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 시간-디지털 변환기 및 그를 이용하는 거리 측정 장치가 다양한 해상도로 동작할 수 있어 종래에 비해 유연한 거리 측정이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 거리 측정 장치가 최적의 해상도를 검출하고 그에 따라 거리를 측정할 수 있어, 측정 가능한 거리 범위를 확보하면서 거리 측정을 위한 해상도를 최대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간-디지털 변환기의 예시적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 딜레이 셀의 예시적인 회로도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 딜레이 셀의 예시적인 회로도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 딜레이 셀의 예시적인 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 딜레이 라인의 예시적인 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 장치의 예시적인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 거리 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 거리 측정 장치가 최적의 해상도를 검출하는 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 방법의 예시적인 흐름도이다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예는 지연 시간이 조절 가능한 가변 딜레이 셀들을 포함하는 시간-디지털 변환기, 및 그를 이용하는 거리 측정 장치 및 방법을 제시한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 딜레이 셀의 지연 시간을 조절함으로써 다양한 해상도로 거리 측정이 가능하여 장치의 동작에 유연성을 제공할 수 있다. 나아가, 본 발명의 실시예는 거리 측정 시 최적의 해상도를 검출하여 그에 따라 동작함으로써, 측정 가능한 거리 범위를 확보하면서 가급적 높은 해상도로 거리를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간-디지털 변환기(10)의 예시적인 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 시간-디지털 변환기(10)는 딜레이 라인(110) 및 다수의 위상 비교기들(120)을 포함할 수 있다.
상기 딜레이 라인(110)은 시작 신호(start)를 입력받아 기 설정된 지연 시간(τ)만큼 지연시키는 다수의 딜레이 셀들(1101 내지 110n)이 종속 접속되어 구성될 수 있다. 상기 위상 비교기(120)는 상기 딜레이 셀에 의해 지연된 시작 신호(start)와 중지 신호(stop)의 위상을 비교하여 상기 지연된 시작 신호(start)와 상기 중지 신호(stop) 간의 선후 관계에 따라 디지털 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 딜레이 셀은 지연 시간(τ)이 변경 가능하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 딜레이 셀(1101, 1102)의 예시적인 회로도이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 딜레이 셀은 짝수 개의 인버터들을 포함할 수 있다. 도 2에서 제 1 딜레이 셀(1101) 및 제 2 딜레이 셀(1102)은 각각 두 개의 인버터들(1101과 1102, 1103과 1104)을 포함하나, 딜레이 셀에 포함되는 인버터의 개수는 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 딜레이 셀은 지연 시간(τ)을 변경하기 위해 적어도 하나의 인버터를 통해 흐르는 전류(I1, I2)의 양을 조절하는 전류 조절부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전류 조절부는 상기 인버터(1101, 1103)의 접지단에 연결되어 전류(I1, I2)의 양을 결정하는 전류 거울(101)을 포함할 수 있다.
상기 시간-디지털 변환기(10)는 상기 전류 거울(101)의 기준 전류 Iref를 조절함으로써 상기 인버터(1101, 1103)를 통해 흐르는 전류(I1, I2)의 양을 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 딜레이 셀(1101, 1102)의 예시적인 회로도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따르면, 상기 전류 조절부는 상기 인버터(1101, 1103)의 접지단에 연결되어 게이트 또는 베이스에 인가되는 바이어스 전압 VG에 의해 전류(I1, I2)의 양을 결정하는 트랜지스터(1021, 1022)를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 시간-디지털 변환기(10)는 상기 트랜지스터(1021, 1022)의 게이트 또는 베이스에 인가되는 바이어스 전압 VG을 조절함으로써 상기 인버터(1101, 1103)를 통해 흐르는 전류(I1, I2)의 양을 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 딜레이 셀(1101, 1102)의 예시적인 회로도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시예에 따르면, 상기 전류 조절부는 상기 인버터(1101, 1103)의 접지단에 연결되어 저항이 변경되는 가변 저항(1031, 1032)을 포함할 수 있다.
상기 시간-디지털 변환기(10)는 상기 가변 저항(1031, 1032)의 저항값을 변경함으로써 상기 인버터(1101, 1103)를 통해 흐르는 전류(I1, I2)의 양을 조절할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명의 실시예들에 따른 전류 조절부는 각각의 딜레이 셀(1101, 1102)에 구비된 인버터들 중 하나(1101, 1103)에 흐르는 전류(I1, I2)의 양을 조절하였으나, 실시예에 따라 딜레이 셀에 구비된 인버터들 모두에 흐르는 전류의 양을 조절할 수도 있으며, 각 딜레이 셀마다 전류의 양이 조절되는 인버터의 개수가 동일하다면 그 수는 제한되지 않는다.
전술한 실시예들은 각각의 딜레이 셀마다 전류 조절부가 구비되어 인버터에 흐르는 전류의 양을 조절함으로써 딜레이 셀의 지연 시간(τ)을 변경하였다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 시간-디지털 변환기(10)는 전류 조절부 외에 가변 커패시터를 이용하여 딜레이 셀의 지연 시간(τ)을 변경할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 딜레이 라인(110)의 예시적인 회로도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 딜레이 라인(110)은 상기 딜레이 셀(1101, 1102)의 출력단과 접지 사이에 연결되는 다수의 가변 커패시터들(C1, C2)을 더 포함할 수 있다. 상기 시간-디지털 변환기(10)는 상기 가변 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스를 조절함으로써 딜레이 셀(1101, 1102)의 지연 시간(τ)을 변경할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 시간-디지털 변환기(10)는 시간-디지털 변환기의 해상도를 증가시키는 경우, 지연 시간(τ)이 줄어들고, 해상도를 감소시키는 경우, 지연 시간(τ)이 늘어날 수 있다. 즉, 딜레이 셀의 지연 시간(τ)이 줄어들수록 시간-디지털 변환기(10)의 시간 측정을 위한 해상도는 증가하고, 지연 시간(τ)이 늘어날수록 시간 측정을 위한 해상도는 감소한다.
일 실시예에 따르면, 상기 전류 조절부는 상기 시간-디지털 변환기(10)의 시간 측정을 위한 해상도를 증가시키는 경우, 인버터를 통해 흐르는 전류(I1, I2)의 양을 증가시키고, 해상도를 감소시키는 경우, 전류(I1, I2)의 양을 감소시킬 수 있다.
일 예로, 도 2의 실시예에서 시간-디지털 변환기(10)의 해상도를 증가시키기 위해, 상기 전류 거울(101)은 기준 전류(Iref)를 증가시킬 수 있으며, 반대로 해상도를 감소시키기 위해 기준 전류(Iref)를 감소시킬 수 있다.
다른 예로, 도 3의 실시예에서 시간-디지털 변환기(10)의 해상도를 증가시키기 위해, 상기 시간-디지털 변환기(10)는 트랜지스터(1021, 1022)의 게이트 또는 베이스에 인가되는 바이어스 전압 VG을 감소시킬 수 있으며, 반대로 해상도를 감소시키기 위해 바이어스 전압 VG을 증가시킬 수 있다.
또 다른 예로, 도 4의 실시예에서 시간-디지털 변환기(10)의 해상도를 증가시키기 위해, 상기 시간-디지털 변환기(10)는 가변 저항(1031, 1032)의 저항값을 감소시킬 수 있으며, 반대로 해상도를 감소시키기 위해 저항값을 증가시킬 수 있다.
다시 말해, 딜레이 셀에 구비되는 인버터의 전류(I1, I2)가 늘어날수록 시간-디지털 변환기(10)의 해상도도 증가하고, 전류(I1, I2)가 줄어들수록 해상도도 감소하는 반면, 바이어스 전압 VG이 커질수록 해상도는 감소하고, 바이어스 전압 VG이 작아질수록 해상도는 증가하는 경향을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 상기 가변 커패시터(C1, C2)는 시간-디지털 변환기(10)의 해상도를 증가시키는 경우, 커패시턴스가 작아지고, 해상도를 감소시키는 경우, 커패시턴스가 커질 수 있다.
다시 말해, 딜레이 셀의 출력단에 션트로 연결되는 커패시터의 커패시턴스가 작을수록 시간-디지털 변환기(10)의 해상도는 증가하며, 커패시턴스가 클수록 해상도는 감소한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시간-디지털 변환기(10)는 전류 조절부 및 가변 커패시터 중 어느 하나 또는 둘 모두를 딜레이 라인(110)에 적용하여 딜레이 셀의 지연 시간(τ)을 조절할 수 있으며, 그 결과 시간-디지털 변환기(10)의 시간 측정을 위한 해상도가 변경될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 장치(100)의 예시적인 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 거리 측정 장치(100)는 송신기(200)로부터 임펄스 신호를 수신하는 수신기(100)를 구비할 수 있으며, 임펄스-펄스 변환기(20), 시간-디지털 변환기(10) 및 제어기(30)를 포함할 수 있다.
상기 임펄스-펄스 변환기(20)는 송신기(200)로부터 송신된 임펄스 신호를 수신하여 펄스 신호(PLSstop)로 변환할 수 있다. 상기 시간-디지털 변환기(10)는 기준 신호(CLKrx)와 상기 펄스 신호(PLSstop)를 입력받아 상기 기준 신호(CLKrx)와 상기 펄스 신호(PLSstop) 간의 시간 차에 해당하는 디지털 코드(n Bits)를 출력할 수 있다. 상기 제어기(30)는 상기 디지털 코드(n Bits)를 기초로 송신기(200)까지의 거리 D를 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 임펄스-펄스 변환기(20)는 안테나가 수신한 임펄스 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(21), 증폭된 임펄스 신호의 포락선을 검출하는 포락선 검출기(22), 및 상기 포락선을 기준 전압(Vref)과 비교하여 펄스 신호(PLSstop)를 출력하는 비교기(23)를 포함할 수 있다.
상기 임펄스-펄스 변환기(20)는 송신기(200)로부터 임펄스 신호를 수신하여 증폭한 뒤 포락선을 검출하고, 이 포락선을 기준 전압(Vref)과 비교하여 포락선이 기준 전압(Vref)보다 크거나 같으면 논리 레벨 1에 해당하는 신호를 출력하고 작으면 논리 레벨 0에 해당하는 신호를 출력하여 구형의 펄스 신호(PLSstop)를 생성할 수 있다.
상기 시간-디지털 변환기(10)는 도 1 내지 도 5를 참조로 설명한 본 발명의 실시예에 따른 시간-디지털 변환기와 동일하다. 도 6에서 상기 시간-디지털 변환기(10)는 시작 신호로 기준 신호(CLKrx)(예컨대, 수신기의 클럭)를 입력받고 중지 신호로 상기 임펄스-펄스 변환기(20)가 출력한 펄스 신호(PLSstop)를 입력받아, 두 신호 간의 시간 차에 해당하는 디지털 코드(n Bits)를 출력한다.
또한, 상기 시간-디지털 변환기(10)에 포함되는 딜레이 셀은 지연 시간(τ)이 변경 가능하여 시간 측정을 위한 해상도가 조절될 수 있으며, 그에 따라 거리 측정 장치(100)의 거리 측정을 위한 해상도도 조절될 수 있다.
상기 거리 측정 장치(100)에 의해 측정되는 거리는 상기 시간-디지털 변환기(10)에 의해 디지털 코드로 변환되는 시작 신호와 중지 신호 간의 시간 차에 비례하므로, 시간-디지털 변환기(10)의 시간 측정을 위한 해상도가 증가하면 거리 측정 장치(100)의 거리 측정을 위한 해상도도 증가하며, 그 반대도 마찬가지이다.
상기 제어기(30)는 거리 측정을 위한 프로그램을 실행하여 상기 시간-디지털 변환기(10)가 출력한 디지털 코드(n Bits)를 기초로 송신기(200)까지의 거리 D를 계산할 수 있다.
나아가, 상기 제어기(30)는 상기 시간-디지털 변환기(10)에 딜레이 제어 신호를 제공하여 딜레이 셀의 지연 시간(τ)을 제어함으로써 거리 측정 장치(100)의 해상도를 변경할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어기(30)는 거리 측정 장치(100)의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 지연 시간(τ)을 감소시키고, 해상도를 감소시키는 경우, 상기 지연 시간(τ)을 증가시키도록 제어할 수 있다.
일 실시예로, 도 2 내지 도 4와 같이 상기 시간-디지털 변환기(10)가 전류 조절기를 구비하여 인버터에 흐르는 전류(I1, I2)의 양을 조절하는 경우, 상기 제어기(30)는 거리 측정 장치(100)의 해상도를 증가시키는 경우 상기 전류(I1, I2)의 양을 증가시키고, 해상도를 감소시키는 경우 상기 전류(I1, I2)의 양을 감소시키도록 상기 전류 조절기에 제어 신호를 제공할 수 있다.
다른 실시예로, 도 5와 같이 상기 시간-디지털 변환기(10)가 가변 커패시터(C1, C2)를 구비하여 지연 시간(τ)을 조절하는 경우, 상기 제어기(30)는 거리 측정 장치(100)의 해상도를 증가시키는 경우 상기 가변 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스를 감소시키고, 해상도를 감소시키는 경우 커패시턴스를 증가시키도록 상기 가변 커패시터(C1, C2)에 제어 신호를 제공할 수 있다.
상기 제어기(30)는 소정의 프로그램을 불러와 실행함으로써 연산 및 동작 제어를 실시할 수 있는 프로세서로서, 일 예로 컨트롤러, CPU 등일 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 거리 측정 장치(100)는 송신기(200)까지의 거리 D를 측정할 때 거리 측정을 위한 최적의 해상도를 검출하여 그에 따라 측정을 수행함으로써 장비의 활용도를 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 장치(100)의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어기(30)는 기 설정된 해상도로 송신기(200)까지의 거리 측정을 시도하여 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 거리 측정 장치(100)가 2 bit의 디지털 코드를 기초로 거리 D를 계산함을 가정하면, 소정의 해상도에서 거리 측정 단위 길이가 Dr인 경우, 상기 거리 측정 장치(100)가 측정 가능한 최대 거리 Dm은 4Dr이다.
그러나, 송신기(200)까지의 거리 D가 이 해상도에서 측정 가능한 최대 거리 Dm을 초과하는 경우에는 거리 측정이 불가능하여, 거리 측정 시도 시 측정 범위를 벗어남을 알리는 메시지(out of range)가 출력될 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어기(30)는 상기 설정된 해상도를 감소시켜 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정하도록 제어할 수 있다.
도 7의 하단에 도시된 바와 같이, 상기 거리 측정 장치(100)의 해상도를 감소시키는 경우 거리 측정 단위 길이 Dr'이 Dr보다 커져 측정 가능한 최대 거리 Dm'도 Dm보다 길어지며, 상기 송신기(200)가 이 측정 가능한 최대 거리 Dm' 내에 위치하면 거리 D를 측정할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 장치(100)는 기 설정된 해상도로 송신기(200)까지의 거리 측정을 시도하여 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 거리 측정 장치(100)의 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어기(30)는 기 설정된 해상도로 송신기(200)까지의 거리 측정을 시도하여, 측정된 거리가 상기 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 8을 참조하면, 소정의 해상도에서 상기 거리 측정 장치(100)의 거리 측정 단위 길이가 Dr이며, 상기 송신기(200)까지의 거리 D가 이 해상도에서 측정 가능한 최대 길이 Dm의 기 결정된 비율 R(예컨대, 0.75) 이하인 경우, 상기 거리 측정 장치(100)는 거리 D를 측정할 수는 있으나 필요 이상으로 해상도를 낮춰서 정밀한 측정을 하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
이 경우, 상기 거리 측정 장치(100)는 일정 수준으로 해상도를 높여도 거리 D를 측정할 수 있으면서 보다 정밀한 결과를 얻을 수도 있다.
따라서, 이 실시예에 따르면, 상기 제어기(30)는 측정된 거리 D가 상기 해상도에서 측정 가능한 최대 거리 Dm의 기 결정된 비율 R 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정하도록 제어할 수 있다.
그 결과, 도 8의 하단에 도시된 바와 같이, 상기 거리 측정 장치(100)의 해상도가 증가하는 경우, 상기 송신기(200)가 이 해상도에서 측정 가능한 최대 거리 Dm' 내에 위치한다면 해상도 변경 전보다 정밀하게 측정된 거리 D를 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 거리 측정 장치(100)가 최적의 해상도를 검출하는 동작을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따르면, 상기 거리 측정 장치(100)는 가장 낮은 해상도로 송신기(200)까지의 거리 측정을 시도하여, 측정된 거리 D가 상기 가장 낮은 해상도에서 측정 가능한 최대 거리 Dm1의 기 결정된 비율 R 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정할 수 있다.
그리고, 상기 거리 측정 장치(100)는 상기 증가된 해상도에서 측정된 거리가 상기 증가된 해상도에서 측정 가능한 최대 거리 Dm2의 기 결정된 비율 R 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정하는 과정을 반복할 수 있다.
그러나, 이 과정에서 상기 증가된 해상도로 송신기(200)까지의 거리 측정을 시도하였으나 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 거리 측정 장치(100)는 해상도를 감소시켜 송신기(200)까지의 거리를 다시 측정할 수 있다.
이 실시예에서, 상기 거리 측정 장치(100)의 초기 해상도는 장치의 가장 낮은 해상도로 설정될 수 있으며, 가장 낮은 해상도에서 시작하여 점차적으로 해상도를 높여가 최적의 해상도(즉, 측정된 거리 D가 해당 해상도에서 측정 가능한 최대 거리 Dm4의 기 결정된 비율 R보다 큰 경우)를 결정할 수 있다. 그리고, 해상도를 높여가는 도중, 해당 해상도에서 측정 가능한 최대 거리 Dm3가 송신기(200)까지의 거리 D보다 짧아 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 거리 측정 장치(100)는 해상도를 감소시켜 거리 측정을 다시 시도할 수 있다.
상기 거리 측정 장치(100)는 이와 같이 해상도를 변경하면서 거리 D를 측정하는 동작을 반복함으로써, 장치의 측정 가능한 거리 범위 Dm4를 확보하면서 최적의 해상도를 검출하여 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 방법은 전술한 본 발명의 실시예에 따른 거리 측정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 상기 거리 측정 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있도록 컴퓨터 프로그램으로 구현되어 저장 장치에 저장될 수 있으며, 상기 거리 측정 장치(100)에 포함된 제어기(30)는 상기 거리 측정 방법을 실행하기 위한 프로그램을 실행함으로써 거리 D를 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 거리 측정 방법은 딜레이 셀의 지연 시간(τ)을 변경하여 거리 측정 장치(100)의 해상도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 지연 시간(τ)을 변경하여 해상도를 조절하는 단계는, 거리 측정 장치(100)의 해상도를 증가시키는 경우, 지연 시간(τ)을 감소시키는 단계, 및 거리 측정 장치(100)의 해상도를 감소시키는 경우, 지연 시간(τ)을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 예로, 딜레이 셀은 짝수 개의 인버터들을 포함할 수 있으며, 상기 딜레이 셀은 지연 시간(τ)을 변경하기 위해 적어도 하나의 인버터를 통해 흐르는 전류(I1, I2)의 양을 조절하는 전류 조절부를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 지연 시간(τ)을 변경하여 해상도를 조절하는 단계는, 거리 측정 장치(100)의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 전류(I1, I2)의 양을 증가시키는 단계, 및 거리 측정 장치(100)의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 전류(I1, I2)의 양을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 예로, 딜레이 라인(110)은 딜레이 셀의 출력단과 접지 사이에 연결되어 지연 시간(τ)을 변경하기 위해 커패시턴스가 변경되는 다수의 가변 커패시터들(C1, C2)을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 지연 시간(τ)을 변경하여 해상도를 조절하는 단계는, 거리 측정 장치(100)의 해상도를 증가시키는 경우, 커패시턴스를 감소시키는 단계, 및 거리 측정 장치(100)의 해상도를 감소시키는 경우, 커패시턴스를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 방법(1000)의 예시적인 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 거리 측정 방법(1000)은 거리 측정 장치(100)의 해상도를 변경하면서 거리 D를 측정하는 동작을 반복하여 최적의 해상도를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 거리 측정 방법(1000)은 기 설정된 해상도로 송신기(200)까지의 거리 측정을 시도하는 단계(S1100), 및 거리 측정이 불가능한 경우(S1200에서 아니오), 상기 해상도를 감소시켜(S1300) 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정하는 단계(S1100)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 거리 측정 방법(1000)은 기 설정된 해상도로 송신기(200)까지의 거리 측정을 시도하는 단계(S1100), 및 측정된 거리 D가 상기 해상도에서 측정 가능한 최대 거리 Dm의 기 결정된 비율 R 이하인 경우(S1400에서 아니오), 상기 해상도를 증가시켜(S1500) 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정하는 단계(S1100)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 거리 측정 방법(1000)은 가장 낮은 해상도로 송신기(200)까지의 거리 측정을 시도하는 단계, 측정된 거리 D가 상기 가장 낮은 해상도에서 측정 가능한 최대 거리 Dm의 기 결정된 비율 R 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정하는 과정을 반복하는 단계, 및 상기 증가된 해상도로 송신기(200)까지의 거리 측정을 시도하여 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 송신기(200)까지의 거리 D를 다시 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 거리 측정 방법(1000)은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 상기 거리 측정 방법(1000)은 컴퓨터와 결합되어 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다.
이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.
10: 시간-디지털 변환기
20: 임펄스-펄스 변환기
30: 제어기
100: 거리 측정 장치
101: 전류 거울
1021, 1022: 트랜지스터
1031, 1032: 가변 저항
110: 딜레이 라인
1101, 1102, 110n: 딜레이 셀
120: 위상 비교기
200: 송신기
1000: 거리 측정 방법
1101, 1102, 1103, 1104: 인버터
C1, C2: 가변 커패시터
D: 거리

Claims (31)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 송신기로부터 송신된 임펄스 신호를 수신하여 펄스 신호로 변환하는 임펄스-펄스 변환기;
    기준 신호와 상기 펄스 신호를 입력받아 상기 기준 신호와 상기 펄스 신호 간의 시간 차에 해당하는 디지털 코드를 출력하는 시간-디지털 변환기; 및
    상기 디지털 코드를 기초로 상기 송신기까지의 거리를 계산하는 제어기를 포함하되,
    상기 시간-디지털 변환기는:
    상기 기준 신호를 입력받아 기 설정된 지연 시간만큼 지연시키는 다수의 딜레이 셀들이 종속 접속되어 구성되며, 각각의 딜레이 셀은 상기 지연 시간이 변경 가능한 딜레이 라인; 및
    상기 딜레이 셀에 의해 지연된 기준 신호와 상기 펄스 신호의 위상을 비교하여 상기 지연된 기준 신호와 상기 펄스 신호 간의 선후 관계에 따라 디지털 신호를 출력하는 다수의 위상 비교기들을 포함하며,
    상기 제어기는:
    기 설정된 해상도로 상기 송신기까지의 거리 측정을 시도하여 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하도록 제어하는 거리 측정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 임펄스-펄스 변환기는:
    상기 임펄스 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기;
    증폭된 임펄스 신호의 포락선을 검출하는 포락선 검출기; 및
    상기 포락선을 기준 전압과 비교하여 상기 포락선이 상기 기준 전압보다 큰 경우 신호를 출력하는 비교기;
    를 포함하는 거리 측정 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 각각의 딜레이 셀은 짝수 개의 인버터들을 포함하며,
    상기 딜레이 셀은:
    상기 지연 시간을 변경하기 위해 적어도 하나의 인버터를 통해 흐르는 전류의 양을 조절하는 전류 조절부를 더 포함하는 거리 측정 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전류 조절부는:
    상기 인버터의 접지단에 연결되어 상기 전류의 양을 결정하는 전류 거울을 포함하는 거리 측정 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 전류 조절부는:
    상기 인버터의 접지단에 연결되어 게이트 또는 베이스에 인가되는 바이어스 전압에 의해 상기 전류의 양을 결정하는 트랜지스터를 포함하는 거리 측정 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 전류 조절부는:
    상기 인버터의 접지단에 연결되어 저항이 변경되는 가변 저항을 포함하는 거리 측정 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 딜레이 라인은:
    상기 딜레이 셀의 출력단과 접지 사이에 연결되어, 상기 지연 시간을 변경하기 위해 커패시턴스가 변경되는 다수의 가변 커패시터들을 더 포함하는 거리 측정 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어기는:
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 지연 시간을 감소시키고,
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 지연 시간을 증가시키는 거리 측정 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어기는:
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 전류의 양을 증가시키고,
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 전류의 양을 감소시키는 거리 측정 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어기는:
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 커패시턴스를 감소시키고,
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 커패시턴스를 증가시키는 거리 측정 장치.
  20. 삭제
  21. 송신기로부터 송신된 임펄스 신호를 수신하여 펄스 신호로 변환하는 임펄스-펄스 변환기;
    기준 신호와 상기 펄스 신호를 입력받아 상기 기준 신호와 상기 펄스 신호 간의 시간 차에 해당하는 디지털 코드를 출력하는 시간-디지털 변환기; 및
    상기 디지털 코드를 기초로 상기 송신기까지의 거리를 계산하는 제어기를 포함하되,
    상기 시간-디지털 변환기는:
    상기 기준 신호를 입력받아 기 설정된 지연 시간만큼 지연시키는 다수의 딜레이 셀들이 종속 접속되어 구성되며, 각각의 딜레이 셀은 상기 지연 시간이 변경 가능한 딜레이 라인; 및
    상기 딜레이 셀에 의해 지연된 기준 신호와 상기 펄스 신호의 위상을 비교하여 상기 지연된 기준 신호와 상기 펄스 신호 간의 선후 관계에 따라 디지털 신호를 출력하는 다수의 위상 비교기들을 포함하며,
    상기 제어기는:
    기 설정된 해상도로 상기 송신기까지의 거리 측정을 시도하여, 측정된 거리가 상기 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하도록 제어하는 거리 측정 장치.
  22. 송신기로부터 송신된 임펄스 신호를 수신하여 펄스 신호로 변환하는 임펄스-펄스 변환기;
    기준 신호와 상기 펄스 신호를 입력받아 상기 기준 신호와 상기 펄스 신호 간의 시간 차에 해당하는 디지털 코드를 출력하는 시간-디지털 변환기; 및
    상기 디지털 코드를 기초로 상기 송신기까지의 거리를 계산하는 제어기를 포함하되,
    상기 시간-디지털 변환기는:
    상기 기준 신호를 입력받아 기 설정된 지연 시간만큼 지연시키는 다수의 딜레이 셀들이 종속 접속되어 구성되며, 각각의 딜레이 셀은 상기 지연 시간이 변경 가능한 딜레이 라인; 및
    상기 딜레이 셀에 의해 지연된 기준 신호와 상기 펄스 신호의 위상을 비교하여 상기 지연된 기준 신호와 상기 펄스 신호 간의 선후 관계에 따라 디지털 신호를 출력하는 다수의 위상 비교기들을 포함하며,
    상기 제어기는:
    가장 낮은 해상도로 상기 송신기까지의 거리 측정을 시도하여, 측정된 거리가 상기 가장 낮은 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하고,
    상기 증가된 해상도로 측정된 거리가 상기 증가된 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 과정을 반복하되,
    상기 증가된 해상도로 상기 송신기까지의 거리 측정을 시도하여 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하도록 제어하는 거리 측정 장치.
  23. 제 10 항, 제 21 항 및 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 거리 측정 장치가 거리를 측정하는 방법에 있어서,
    딜레이 셀의 지연 시간을 변경하여 상기 거리 측정 장치의 해상도를 조절하는 단계를 포함하는 거리 측정 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 딜레이 셀의 지연 시간을 변경하여 상기 거리 측정 장치의 해상도를 조절하는 단계는:
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 지연 시간을 감소시키는 단계; 및
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 지연 시간을 증가시키는 단계;
    를 포함하는 거리 측정 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    각각의 딜레이 셀은 짝수 개의 인버터들을 포함하며,
    상기 딜레이 셀은:
    상기 지연 시간을 변경하기 위해 적어도 하나의 인버터를 통해 흐르는 전류의 양을 조절하는 전류 조절부를 더 포함하고,
    상기 딜레이 셀의 지연 시간을 변경하여 상기 거리 측정 장치의 해상도를 조절하는 단계는:
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 전류의 양을 증가시키는 단계; 및
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 전류의 양을 감소시키는 단계;
    를 포함하는 거리 측정 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    딜레이 라인은:
    상기 딜레이 셀의 출력단과 접지 사이에 연결되어, 상기 지연 시간을 변경하기 위해 커패시턴스가 변경되는 다수의 가변 커패시터들을 더 포함하며,
    상기 딜레이 셀의 지연 시간을 변경하여 상기 거리 측정 장치의 해상도를 조절하는 단계는:
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 증가시키는 경우, 상기 커패시턴스를 감소시키는 단계; 및
    상기 거리 측정 장치의 해상도를 감소시키는 경우, 상기 커패시턴스를 증가시키는 단계;
    를 포함하는 거리 측정 방법.
  27. 제 23 항에 있어서,
    기 설정된 해상도로 송신기까지의 거리 측정을 시도하는 단계; 및
    거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 단계;
    를 더 포함하는 거리 측정 방법.
  28. 제 23 항에 있어서,
    기 설정된 해상도로 송신기까지의 거리 측정을 시도하는 단계; 및
    측정된 거리가 상기 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 단계;
    를 더 포함하는 거리 측정 방법.
  29. 제 23 항에 있어서,
    가장 낮은 해상도로 송신기까지의 거리 측정을 시도하는 단계;
    측정된 거리가 상기 가장 낮은 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 단계;
    상기 증가된 해상도로 측정된 거리가 상기 증가된 해상도에서 측정 가능한 최대 거리의 기 결정된 비율 이하인 경우, 상기 해상도를 증가시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 과정을 반복하는 단계; 및
    상기 증가된 해상도로 상기 송신기까지의 거리 측정을 시도하여 거리 측정이 불가능한 경우, 상기 해상도를 감소시켜 상기 송신기까지의 거리를 다시 측정하는 단계;
    를 더 포함하는 거리 측정 방법.
  30. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서,
    제 23 항에 따른 거리 측정 방법을 컴퓨터로 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체.
  31. 컴퓨터와 결합되어 제 23 항에 따른 거리 측정 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
KR1020140178599A 2014-12-11 2014-12-11 가변 해상도를 갖는 시간-디지털 변환기를 이용한 거리 측정 장치 및 방법 KR101612739B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140178599A KR101612739B1 (ko) 2014-12-11 2014-12-11 가변 해상도를 갖는 시간-디지털 변환기를 이용한 거리 측정 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140178599A KR101612739B1 (ko) 2014-12-11 2014-12-11 가변 해상도를 갖는 시간-디지털 변환기를 이용한 거리 측정 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101612739B1 true KR101612739B1 (ko) 2016-04-18

Family

ID=55916882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140178599A KR101612739B1 (ko) 2014-12-11 2014-12-11 가변 해상도를 갖는 시간-디지털 변환기를 이용한 거리 측정 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101612739B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190063345A (ko) 2017-11-29 2019-06-07 연세대학교 산학협력단 지연 라인 회로

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101202742B1 (ko) 2011-04-05 2012-11-19 연세대학교 산학협력단 시간-디지털 변환기 및 변환방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101202742B1 (ko) 2011-04-05 2012-11-19 연세대학교 산학협력단 시간-디지털 변환기 및 변환방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190063345A (ko) 2017-11-29 2019-06-07 연세대학교 산학협력단 지연 라인 회로

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8228121B2 (en) Automatic gain control circuit
CN110249534B (zh) 具有转换速度控制反馈环路的异步sar adc
KR101436227B1 (ko) 다이나믹 센서 레인지 선택
US8976053B1 (en) Method and apparatus for Vernier ring time to digital converter with self-delay ratio calibration
US9998101B2 (en) Method for controlling operation of moving average filter
US10411924B2 (en) Automatic gain compression detection and gain control for analog front-end with nonlinear distortion
CN105652209B (zh) 电池状态检测方法及应用其的联网装置
KR101483041B1 (ko) 일정 분율 판별 방식의 타임 픽오프 장치 및 그 방법
TWI636672B (zh) 信號校準電路及信號校準方法
KR101612739B1 (ko) 가변 해상도를 갖는 시간-디지털 변환기를 이용한 거리 측정 장치 및 방법
US10027285B2 (en) Semiconductor device
US20140197972A1 (en) Successive approximation register analog-to-digital converter and conversion time calibration method thereof
US9455724B2 (en) Readout system
US10890548B2 (en) Resistive gas sensor and gas sensing method therefor
CN112782473B (zh) 一种频率侦测电路与方法
KR101498115B1 (ko) 디지털 방식을 이용한 주파수 측정 방법
US8907827B2 (en) A/D converter reference calibration
CN107741523B (zh) 一种基于pll锁相环的时域信号测量装置
JP7111913B1 (ja) 回路装置
WO2017190303A1 (en) Total dissolved solid sensor with dynamic gain
US11736082B2 (en) Clipping state detecting circuit and clipping state detecting method
CN111934636B (zh) 一种衰减器的校准装置及方法
CN110135206B (zh) 卡探测器和卡检测方法
TWI496411B (zh) 電子系統、自動靜音控制電路及其控制方法
CN101010594A (zh) 带有抖动测量功能的半导体集成电路

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190408

Year of fee payment: 4