KR101637515B1 - 초광대역 트랜시버, 이의 신호 송수신 방법, 그리고 이를 포함하는 초광대역 레이더 센서 - Google Patents

초광대역 트랜시버, 이의 신호 송수신 방법, 그리고 이를 포함하는 초광대역 레이더 센서 Download PDF

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Abstract

초광대역 트랜시버는, 제1 시간에 제1 초광대역(ultra wide band) 신호를 송신하고 제2 시간에 제2 초광대역 신호를 수신하기 위한 하나의 안테나; 입력 신호의 특성에 기초해, 상기 제1 초광대역 신호를 제1 노드로부터 상기 안테나로 전달하거나 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 노드로 전달하는 전달부; 및 상기 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 노드로 출력하는 제1 버퍼를 포함한다.

Description

초광대역 트랜시버, 이의 신호 송수신 방법, 그리고 이를 포함하는 초광대역 레이더 센서{ULTRA WIDE BAND TRANSCEIVER, SIGNAL TRANSMISSION AND RECEPTION METHOD THEREOF, AND ULTRA WIDE BAND RADAR SENSOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 초광대역 신호를 송신하고 수신하는 초광대역 트랜시버, 초광대역 트랜시버의 신호 송수신 방법, 그리고 초광대역 트랜시버를 포함하는 초광대역 레이더 센서에 관한 것이다.
종래의 초광대역(UWB: Ultra Wide band) 시스템은, 송신부와 수신부가 서로 분리된 형태를 가진다. 이로 인해, UWB 시스템 구현 시에 매우 높은 비용이 요구된다. 또한, 수신부가 샘플링을 수행하는 경우에, 매우 높은 샘플링 주파수(예, 기가헤르츠(GHz) sampling rate)를 필요로 한다.
한편, 다른 종래의 UWB 시스템은 하나의 안테나를 스위칭부를 통해 송신 모드와 수신 모드로 전환(switch)하여, 신호를 송신하고 수신한다. 다만, UWB 시스템이 안테나의 전환을 통해 신호를 송신하고 수신하는 경우에, 높은 신호 손실이 발생한다. 또한, 수신부가 샘플링을 수행하는 경우에, 매우 높은 샘플링 주파수(예, GHz sampling rate)를 필요로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 매우 낮은 복잡도(low-complexity)를 가지고 저비용으로 구현되는 송수신 일체형 UWB 트랜시버를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 매우 좁은 펄스폭(예, 나노세컨드(nsec) 급의 펄스폭)을 가지는 임펄스(impulse)-무선(radio) UWB 신호를 송신하고 수신하는 UWB 트랜시버를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래에 비해 적어도 백만배 낮은 샘플링 주파수(예, 키로헤르츠(kHz) sampling rate)를 이용해 샘플링을 수행하는 UWB 트랜시버를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 송수신 일체형 UWB 트랜시버를 포함하는 UWB 레이더 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초광대역 트랜시버가 제공된다. 상기 초광대역 트랜시버는, 제1 시간에 제1 초광대역(ultra wide band) 신호를 송신하고 제2 시간에 제2 초광대역 신호를 수신하기 위한 하나의 안테나; 입력 신호의 특성에 기초해, 상기 제1 초광대역 신호를 제1 노드로부터 상기 안테나로 전달하거나 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 노드로 전달하는 전달부; 및 상기 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 노드로 출력하는 제1 버퍼를 포함한다.
상기 입력 신호 중 상기 제1 시간에 상기 전달부에 입력되는 제1 입력 신호는 상기 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호가 결합된 신호일 수 있다.
상기 전달부는, 상기 안테나에 연결되는 하나의 트랜지스터; 및 상기 제1 노드의 전압을 분배하는 전압 분배기를 포함할 수 있다.
상기 트랜지스터는, 상기 제1 노드에 연결되는 제1 임피던스 소자에 연결되고, 상기 안테나에 연결되는 콜렉터(collector); 상기 전압 분배기에 연결되는 제2 임피던스 소자에 연결되는 베이스(base); 및 접지되는 제3 임피던스 소자에 연결되는 이미터(emitter)를 포함할 수 있다.
상기 초광대역 트랜시버는, 상기 상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호의 수신을 위한 제2 펄스 신호를 생성하여 출력하는 제2 버퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 신호 중 상기 제2 시간에 상기 전달부에 입력되는 제2 입력 신호는 상기 제2 펄스 신호와 상기 제1 아날로그 전압 신호와 다른 제2 아날로그 전압 신호가 결합된 신호일 수 있다.
상기 초광대역 트랜시버는, 송신용 펄스 신호와 상기 제1 버퍼를 턴온시키기 위한 제1 턴온 신호를 상기 제1 시간에 상기 제1 버퍼로 출력하고, 수신용 펄스 신호와 상기 제2 버퍼를 턴온시키기 위한 제2 턴온 신호를 상기 제2 시간에 상기 제2 버퍼로 출력하는 신호 생성기를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 버퍼는 상기 제1 턴온 신호에 응답해 턴온된 경우에, 상기 송신용 펄스 신호와 상기 제1 턴온 신호를 이용해 나노세컨드(nsec)의 펄스폭을 가지는 상기 제1 펄스 신호를 생성할 수 있다.
상기 제2 버퍼는 상기 제2 턴온 신호에 응답해 턴온된 경우에, 상기 수신용 펄스 신호와 상기 제2 턴온 신호를 이용해 상기 제2 펄스 신호를 생성할 수 있다.
상기 수신용 펄스 신호는 제1 스캔 거리에 대응하는 제1 수신용 펄스 신호와 상기 제1 스캔 거리와 다른 제2 스캔 거리에 대응하는 제2 수신용 펄스 신호를 포함할 수 있다.
상기 신호 생성기는 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제1 수신용 펄스 신호를 출력하고, 상기 제1 수신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 송신용 펄스 신호를 출력하고, 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제2 수신용 펄스 신호를 출력할 수 있다.
상기 초광대역 트랜시버는, 상기 제1 시간에 상기 제1 아날로그 전압 신호를 상기 제1 노드로 출력하고, 상기 제2 시간에 상기 제2 아날로그 전압 신호를 상기 제1 노드로 출력하는 디지털 신호 처리기를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 아날로그 전압 신호는 상기 제1 스캔 거리에 대응하는 제3 아날로그 전압 신호와 상기 제2 스캔 거리에 대응하는 제4 아날로그 전압 신호를 포함할 수 있다.
상기 초광대역 트랜시버는, 상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호와 상기 제2 펄스 신호에 의해 차징(charging)되는 캐패시터; 및 상기 차징된 캐패시터의 신호를 킬로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트로 샘플링하고, 상기 샘플링된 신호를 상기 디지털 신호 처리기로 출력하는 제1 컨버터를 더 포함할 수 있다.
상기 디지털 신호 처리기는 상기 샘플링된 신호를 처리하고, 상기 차징된 캐패시터를 디스차징(discharging)시키기 위한 디스차징 신호를 상기 제1 컨버터로 전송할 수 있다.
상기 신호 생성기는 상기 캐패시터가 디스차징된 후 상기 송신용 펄스 신호를 다시 출력하고, 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제2 수신용 펄스 신호를 출력할 수 있다.
상기 제1 시간에 상기 제1 버퍼로부터 출력되는 상기 제1 펄스 신호는 제1 임피던스 소자를 거쳐 상기 제1 노드에 전달될 수 있다.
상기 제2 시간에 상기 제2 버퍼로부터 출력되는 상기 제2 펄스 신호는 제2 임피던스 소자를 거쳐 상기 캐패시터의 일단에 연결되는 제2 노드에 전달될 수 있다.
상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호는 일단이 상기 제1 노드에 연결되고 타단이 상기 제2 노드에 연결되는 제3 임피던스 소자를 거쳐 상기 제2 노드에 전달될 수 있다.
상기 전압 분배기는 일단이 상기 제1 노드에 연결되고 타단이 상기 제2 임피던스 소자에 연결되는 제1 저항, 및 일단이 상기 제2 임피던스 소자에 연결되고 타단이 접지되는 제2 저항을 포함할 수 있다.
상기 제1 초광대역 신호의 특성은 상기 제1 임피던스 소자, 및 상기 제3 임피던스 소자의 임피던스 값에 기초해 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 초광대역(ultra wide band) 트랜시버가 제1 초광대역 신호를 송신하고 제2 초광대역 신호를 수신하는 방법이 제공된다. 상기 초광대역 신호 송수신 방법은, 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 펄스 신호와 상기 제1 아날로그 전압 신호가 결합된 제1 결합 신호를 이용해, 하나의 트랜지스터를 송신 모드로 턴온시키는 단계; 상기 송신 모드로 턴온된 트랜지스터를 통해 상기 제1 결합 신호에 대응하는 상기 제1 초광대역 신호를 하나의 안테나로 전달하고, 상기 안테나를 통해 상기 제1 초광대역 신호를 송신하는 단계; 상기 제2 초광대역 신호의 수신을 위한 제2 펄스 신호와, 상기 제1 아날로그 전압 신호와 다른 제2 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 펄스 신호와 상기 제2 아날로그 전압 신호가 결합된 제2 결합 신호를 이용해, 상기 트랜지스터를 수신 모드로 턴온시키는 단계; 및 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를, 상기 수신 모드로 턴온된 트랜지스터를 통해 캐패시터로 전달하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 초광대역(ultra wide band) 신호를 송신한 후 되돌아오는 제2 초광대역 신호를 이용해 물체를 감지하는 초광대역 레이더 센서가 제공된다. 상기 초광대역 레이더 센서는, 메모리; 및 상기 메모리에 연결되고, 상기 제1 초광대역 신호를 송신하고, 상기 제2 초광대역 신호를 수신하는 초광대역 트랜시버를 포함한다.
상기 초광대역 트랜시버는, 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 송신하고, 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호를 수신하기 위한 하나의 안테나; 입력 신호의 특성에 기초해, 상기 제1 초광대역 신호를 제1 노드로부터 상기 안테나로 전달하거나 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 노드로 전달하는 전달부; 및 상기 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 노드로 출력하는 제1 버퍼를 포함할 수 있다.
상기 입력 신호 중 상기 제1 시간에 상기 전달부에 입력되는 제1 입력 신호는 상기 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호가 결합된 신호일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 송수신 일체형 UWB 트랜시버를 단일 트랜지스터를 이용해 구현함으로써, 매우 낮은 비용으로 UWB 트랜시버를 구현할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 단일 트랜지스터의 콜렉터에 인가되는 전압을 아날로그 신호(converting digital signal to analog signal)인 제어 신호(control signal)를 통해 제어함으로써, 단일 트랜지스터의 송신 모드와 수신 모드를 제어할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: Field Programmable Gate Array)를 통해 초광대역 신호를 발생시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 송신 버퍼와 수신 버퍼의 턴온/턴오프 타이밍을 제어함으로써, 송신 동작과 수신 동작을 구분할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 스캔 거리에 따라 수신 버퍼의 턴온/턴오프 타이밍을 제어함으로써, 스캔 거리 별로 신호를 수신할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 스캔 거리 별로 신호를 수신하는 경우에 캐패시터에 축적된 성분을 샘플링하고, 샘플링된 신호에 대한 디지털 신호 처리를 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 캐피시터를 매우 빠르게 충전시키고 캐패시터를 매우 천천히 방전시킴으로써, 키로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트를 이용해 샘플링을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 송수신 일체형 UWB 트랜시버를 나타내는 도면이다.
도 2는 UWB 트랜시버의 신호 송수신 과정을 나타내는 순서도이다.
도 3은 송신 모드의 UWB 트랜시버를 나타내는 도면이다.
도 4는 송신 모드의 UWB 트랜시버가 생성하는 송신용 펄스 신호와 온오프 제어 신호를 나타내는 도면이다.
도 5는 송신 모드의 UWB 트랜시버가 안테나를 통해 외부로 송신하는 UWB 신호를 나타내는 도면이다.
도 6은 수신 모드의 UWB 트랜시버를 나타내는 도면이다.
도 7은 수신 모드의 UWB 트랜시버가 생성하는 수신용 펄스 신호와 온오프 제어 신호를 나타내는 도면이다.
도 8은 제1 노드에 실리는 제1 결합 신호와 제2 결합 신호를 나타내는 도면이다.
도 9는 샘플링 동작을 수행하는 UWB 트랜시버를 나타내는 도면이다.
도 10은 캐패시터가 충전되는 구간, 샘플링 동작이 수행되는 구간, 그리고 캐패시터가 방전되는 구간을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, UWB 레이더 센서를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 송수신 일체형 UWB 트랜시버(100)를 나타내는 도면이다. UWB 트랜시버(100)의 송신부와 수신부는 서로 분리되어 있지 않고 일체화되어 있다.
구체적으로, UWB 트랜시버(100)는 하나의 안테나(AN1), 전달부(110), 신호 생성기(120), 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor, 130), 송신 버퍼(BF1), 수신 버퍼(BF2), AD 컨버터(140), 캐패시터(C1), 임피던스 소자(I4~I6)를 포함한다.
각 임피던스 소자(I1~I3)는 저항, 인덕터, 및 캐패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
안테나(AN1)는 UWB 신호를 송신하거나 수신한다.
전달부(110)는 제1 노드(N1)에 실리는 신호의 특성에 기초해, UWB 신호를 제1 노드(N1)로부터 안테나(AN1)로 전달하거나, 안테나(AN1)를 통해 수신되는 UWB 신호를 제1 노드(N1)로 전달한다. 구체적으로, 전달부(110)는 하나의 트랜지스터(TR1), 전압 분배기(111), 및 임피던스 소자(I1~I3)를 포함할 수 있다. 각 임피던스 소자(I1~I3)는 저항, 인덕터, 및 캐패시터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전압 분배기(111)는 제1 노드에 실린 신호의 전압을 분배한다. 전압 분배기(111)는 일단이 제1 노드(R1)에 연결되고 타단이 임피던스 소자(I2)에 연결되는 저항(R1)과 일단이 임피던스 소자(I2)에 연결되고 타단이 접지되는 저항(R2)을 포함할 수 있다. 트랜지스터(TR1)의 콜렉터(collector)는 안테나(AN1)에 연결되고, 제1 노드(N1)에 연결된 임피던스 소자(I1)에 연결된다. 트랜지스터(TR1)의 베이스(base)는, 전압 분배기(110)에 연결된 임피던스 소자(I2)에 연결된다. 구체적으로, 임피던스 소자(I2)는 전압 분배기(110)의 저항(R1)과 저항(R2)에 연결된다. 트랜지스터(TR1)의 이미터(emitter)는, 접지되는 임피던스 소자(I3)에 연결된다. 제1 노드(N1)에 실리는 신호의 특성에 기초해, 트랜지스터(TR1)는 송신 모드로 턴온되거나 수신 모드로 턴온될 수 있다. 트랜지스터(TR1)가 송신 모드로 턴온된 경우에, 제1 노드(N1)에 실린 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 안테나(AN1)로 전달되고, 안테나(AN1)를 통해 송신된다. 트랜지스터(TR1)가 수신 모드로 턴온된 경우에, 안테나(AN1)를 통해 수신되는 UWB 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 제1 노드(N1)로 전달된다.
신호 생성기(120)는 송신용 펄스 신호(PT1)와, 송신 버퍼(BF1)를 턴온시키기 위한 온오프 제어 신호(ST1)를 생성하여, 송신 버퍼(BF1)로 출력한다. 여기서 송신용 펄스 신호(PT1)는 매우 좁은 펄스폭(예, 수 나노세컨드(nsec) 급의 펄스폭)을 가질 수 있고, 온오프 제어 신호(ST1)는 매우 좁은 폭(예, 수 나노세컨드(nsec) 급의 폭)을 가질 수 있다. 그리고 신호 생성기(120)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 송신 버퍼(BF1)로 출력한 후에, 수신용 펄스 신호(PR1)와, 수신 버퍼(BF2)를 턴온시키기 위한 온오프 제어 신호(SR1)를 생성하여, 수신 버퍼(BF2)로 출력한다. 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1) 각각은, 매우 좁은 펄스폭(예, 수 나노세컨드(nsec) 급의 펄스폭)을 가질 수 있다. 구체적으로, 신호 생성기(120)는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: Field Programmable Gate Arrary)를 포함할 수 있다. 수신용 펄스 신호(PR1)는 N개(여기서, N은 자연수)의 스캔 거리에 대응하는 N개의 수신용 펄스 신호(PR1_1~PR1_N)를 포함할 수 있다. 온오프 제어 신호(SR1)는 N개의 스캔 거리에 대응하는 N개의 온오프 제어 신호(SR1_1~SR1_N)를 포함할 수 있다. 예를 들어, N이 2인 경우에, 신호 생성기(120)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 송신 버퍼(BF1)로 출력한 후에, 제1 스캔 거리(예, 0~1m)에 대응하는 수신용 펄스 신호(PR1_1)와 온오프 제어 신호(SR1_1)를 수신 버퍼(BF2)로 출력할 수 있다. 그리고 신호 생성기(120)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 송신 버퍼(BF1)로 다시 출력한 후에, 제2 스캔 거리(예, 1~2m)에 대응하는 수신용 펄스 신호(PR1_2)와 온오프 제어 신호(SR1_2)를 수신 버퍼(BF2)로 출력할 수 있다.
송신 버퍼(BF1)는 온오프 제어 신호(ST1)에 응답해 턴온된 경우에, 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 이용해, 펄스 신호(PT2)를 생성한다. 구체적으로, 송신 버퍼(BF1)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 앤드 연산(AND operation)하여, 펄스 신호(PT2)를 생성할 수 있다. 펄스 신호(PT2)는 임피던스 소자(I4)를 거쳐 제1 노드(N1)에 전달된다.
수신 버퍼(BF2)는 온오프 제어 신호(SR1)에 응답해 턴온된 경우에, 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)을 이용해, 펄스 신호(PR2)를 생성한다. 구체적으로, 수신 버퍼(BF2)는 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)를 앤드 연산(AND operation)하여, 펄스 신호(PR2)를 생성할 수 있다. 펄스 신호(PR2)는 임피던스 소자(I5)와 임피던스 소자(I6)를 거쳐, 제1 노드(N1)에 전달된다. 수신 버퍼(BF2)는 송신 버퍼(BF1)가 턴온된 경우에 턴오프되고, 송신 버퍼(BF1)가 턴오프된 경우에 턴온된다.
디지털 신호 처리기(130)는 아날로그 전압 신호(AVS1, AVS2)를 생성하여, 제1 노드(N1)로 출력한다. 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 컨버터(미도시)를 포함할 수 있고, DA 컨버터를 통해 아날로그 전압 신호(AVS1, AVS2)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력할 수 있다. 더욱 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 신호 생성기(120)가 송신용 펄스 신호(PT1)를 생성하는 시점에, 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력할 수 있고, 신호 생성기(120)가 수신용 펄스 신호(PR1)를 생성하는 시점에, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력할 수 있다. 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)는 트랜지스터(TR1)를 송신 모드로 턴온시키기 위한 신호이고, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)는 트랜지스터(TR1)를 수신 모드로 턴온시키기 위한 신호이다. 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)와 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)는 서로 다른 특성을 가진다. 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)가 생성된 경우에, 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)는 임피던스 소자(I4)를 통과한 펄스 신호(PT2)와 제1 노드(N1)에서 결합(또는 합성)된다. 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)와 펄스 신호(PT2)가 결합된 신호(이하 '제1 결합 신호')가 전달부(110)에 입력되는 경우에 트랜지스터(TR1)는 제1 결합 신호의 특성에 기초해 송신 모드로 턴온되고, 트랜지스터(TR1)가 송신 모드로 턴온된 경우에 제1 노드(N1)에 실린 제1 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 안테나(AN1)로 전달되고, 그리고 안테나(AN1)에 전달된 UWB 신호는 안테나(AN1)를 통해 송신된다. 한편, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)가 생성된 경우에, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)는 임피던스 소자(I5)와 임피던스 소자(I6)를 통과한 펄스 신호(PR2)와 제1 노드(N1)에서 결합(또는 합성)된다. 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)와 펄스 신호(PR2)가 결합된 신호(이하 '제2 결합 신호')가 전달부(110)에 입력되는 경우에, 트랜지스터(TR1)는 제2 결합 신호의 특성에 기초해 수신 모드로 턴온된다. 트랜지스터(TR1)가 수신 모드로 턴온된 경우에, 안테나(AN1)를 통해 수신되는 UWB 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 제1 노드(N1)로 전달되고, 제1 노드(N1)로 전달된 신호(이하 '제1 수신 신호')는 임피던스 소자(I6)를 거쳐 캐패시터(C1)로 전달된다. 한편, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)는 N개의 스캔 거리에 대응하는 N개의 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_1~AVS2_N)를 포함할 수 있다. 예를 들어, N이 2인 경우에, 디지털 신호 처리기(130)는 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)를 제1 노드(N1)로 출력한 후에, 제1 스캔 거리(예, 0~1m)에 대응하는 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_1)를 제1 노드(N1)로 출력할 수 있다. 그리고 디지털 신호 처리기(130)는 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)를 제1 노드(N1)로 다시 출력한 후에, 제2 스캔 거리(예, 1~2m)에 대응하는 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_2)를 제1 노드(N1)로 출력할 수 있다.
캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)와, 임피던스 소자(I6)를 통과한 제1 수신 신호에 의해 충전(charging)된다. 구체적으로, 캐패시터(C1)의 일단은 접지되고, 타단은 제2 노드(N2)에 연결된다. 제2 노드(N2)에는 캐패시터(C1), 임피던스 소자(I6), 임피던스 소자(I5), 그리고 AD 컨버터(140)가 연결될 수 있다. 만약, 안테나(AN1)를 통해 수신된 신호가 없는 경우(즉, 제1 수신 신호가 존재하지 않는 경우)에, 캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)에 의해서만 충전된다.
AD 컨버터(140)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로, AD 컨버터(140)는 캐패시터(C1)에 축적된 성분(충전된 캐패시터(C1)의 신호)을 수 킬로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트로 샘플링하고, 샘플링된 신호를 디지털 신호 처리기(130)로 출력한다.
디지털 신호 처리기(130)는 AD 컨버터(140)에 의해 샘플링된 신호에 대하여 디지털 신호 처리를 수행한다. 디지털 신호 처리기(130)는 충전된 캐패시터(C1)를 방전(discharging)시키기 위한 디스차징 신호(DS1)를, AD 컨버터(140)에 전송한다. AD 컨버터(140)는 디스차징 신호(DS1)에 응답해, 캐패시터(C1)를 방전시킨다.
도 2는 UWB 트랜시버(100)의 신호 송수신 과정을 나타내는 순서도이다.
UWB 트랜시버(100)는 스캔 거리 인덱스를 설정한다(S10). 도 2에서는 설명의 편의를 위해서, 전체 스캔 거리의 개수(N)가 3개인 경우를 가정하여 설명한다. 스캔 거리 인덱스는 3개의 스캔 거리(제1 스캔 거리(예, 0~1m), 제2 스캔 거리(예, 1~2m), 제3 스캔 거리(예, 2~3m))에 대응하는 1~3의 값을 가질 수 있다. UWB 트랜시버(100)는 스캔 거리 인덱스를 1~3의 값으로 순서대로 설정한다. 예를 들어, UWB 트랜시버(100)는 스캔 거리 인덱스를 1의 값으로 설정한다.
UWB 트랜시버(100)는 송신 모드로 설정한다(S20). 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력한다. 그리고 신호 생성기(120)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)을 생성하여 송신 버퍼(BF1)로 출력한다.
UWB 트랜시버(100)는 UWB 신호를 생성하여, 외부로 송신한다(S30). 구체적으로, 송신 버퍼(BF1)는 온오프 제어 신호(ST1)에 응답해 턴온된다. 턴온된 송신 버퍼(BF1)는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 이용해 펄스 신호(PT2)를 생성하여, 제1 노드(N1)로 출력한다. 임피던스 소자(I4)를 통과한 펄스 신호(PT2)와 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)는 제1 노드(N1)에서 결합되고, 제1 결합 신호는 전달부(110)에 입력된다. 제1 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 전달되고, 또한 제1 결합 신호는 전압 분배기(111)에 의해 전압이 분배된 후 임피던스 소자(I2)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전달된다. 트랜지스터(TR1)는 송신 모드로 턴온된다. 트랜지스터(TR1)가 송신 모드로 턴온된 경우에, 제1 노드(N1)에 실린 제1 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 안테나(AN1)에 전달된다. 안테나(AN1)에 전달된 신호(UWB 신호)는 안테나(AN1)를 통해 외부로 송신된다.
UWB 트랜시버(100)는 수신 모드로 설정한다(S40). 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 S10 과정에서 설정된 스캔 거리 인덱스에 대응하는 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력한다. 예를 들어, 스캔 거리 인덱스가 1인 경우에, 제1 스캔 거리에 대응하는 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_1)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력한다. 그리고 신호 생성기(120)는 S10 과정에서 설정된 스캔 거리 인덱스에 대응하는, 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)를 생성하여 수신 버퍼(BF2)로 출력한다. 예를 들어, 스캔 거리 인덱스가 1인 경우에, 신호 생성기(120)는 제1 스캔 거리에 대응하는 수신용 펄스 신호(PR1_1)와 온오프 제어 신호(SR1_1)를 생성하여 수신 버퍼(BF2)로 출력한다.
UWB 트랜시버(100)는 S10 과정에서 설정된 스캔 거리 인덱스에 대응하는 신호(UWB 신호)를 수신한다(S50). 예를 들어, 스캔 거리 인덱스가 1인 경우에, 수신 버퍼(BF2)는 온오프 제어 신호(SR1_1)에 응답해 턴온된다. 턴온된 수신 버퍼(BF2)는 수신용 펄스 신호(PR1_1)와 온오프 제어 신호(SR1_1)를 이용해, 펄스 신호(PR2)를 생성하여 제1 노드(N1)로 출력한다. 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)는 캐패시터(C1)에 전달된다. 또한, 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_1)와, 임피던스 소자(I5)와 임피던스 소자(I6)를 통과한 펄스 신호(PR2)는 제1 노드(N1)에서 결합되고, 제2 결합 신호는 전달부(110)에 입력된다. 제2 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 전달되고, 또한 제2 결합 신호는 전압 분배기(111)에 의해 전압이 분배된 후 임피던스 소자(I2)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전달된다. 트랜지스터(TR1)는 수신 모드로 턴온된다. 트랜지스터(TR1)가 수신 모드로 턴온된 경우에, 만약 안테나(AN1)를 통해 수신되는 신호가 존재한다면, 안테나(AN1)를 통해 수신된 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 제1 노드(N1)에 전달된다. 제1 노드(N1)에 전달된 제1 수신 신호(UWB 신호)는 임피던스 소자(I6)를 거쳐 캐패시터(C1)에 전달된다. 제1 수신 신호가 존재하는 경우에, 캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I6)를 통과한 제1 수신 신호와 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)에 의해 충전된다. 제1 수신 신호가 존재하지 않는 경우에, 캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)에 의해서만 충전된다.
UWB 트랜시버(100)는 충전된 캐패시터(C1)의 신호를 샘플링한다(S60). 구체적으로, AD 컨버터(140)는 충전된 캐패시터(C1)의 신호를 수 kHz 샘플링 레이트로 샘플링한 후, 디지털 신호 처리기(130)로 출력한다.
UWB 트랜시버(100)는 샘플링된 신호를 처리한다(S80). 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 샘플링된 신호에 대한 디지털 신호 처리를 수행한다. S80 과정에서 처리된 신호는 특정한 용도(예, 물체 감지)로 사용될 수 있다.
UWB 트랜시버(100)는 캐패시터(C1)를 방전시킨다(S70). 구체적으로, 디지털 신호 처리기(130)는 S80 과정 이전에, S80 과정 중에, 또는 S80 과정 이후에, 디스차징 신호(DS1)를 AD 변환기(140)에 출력할 수 있다.
UWB 트랜시버(100)는 스캔 거리 인덱스가 3인지를 판단한다(S90). 만약 스캔 거리 인덱스가 3이 아닌 경우에, UWB 트랜시버(100)는 스캔 거리 인덱스를 다음 값으로 변경하고(S10), 상술한 과정 S20~S80을 반복한다.
도 3은 송신 모드의 UWB 트랜시버(100)를 나타내는 도면이다.
도 2의 S20 및 S30 과정에서와 같이, UWB 트랜시버(100)는 송신 모드로 설정하고, UWB 신호를 외부로 송신한다. 구체적으로, UWB 트랜시버(100)의 신호 생성기(120)는 송신 버퍼(BF1)를 온오프 제어신호(ST1)을 통해 턴온시키고, 수신 버퍼(BF2)를 온오프 제어신호(SR1)을 통해 턴오프시킨다. 이로 인해 수신 체인(예, 수신 버퍼(BF2))은 분리되고, UWB 트랜시버(100)는 송신 모드로 동작한다. UWB 트랜시버(100)의 디지털 신호 처리기(130)는 송신 동작을 위한 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)를, DA 컨버터(미도시)를 통해 제1 노드(N1)로 출력한다. 임피던스 소자(I4)를 통과한 펄스 신호(PT2)와 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)는 제1 노드(N1)에서 결합된다. 제1 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 전달되고, 또한 제1 결합 신호는 전압 분배기(111)에 의해 전압이 분배된 후 임피던스 소자(I2)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전달된다. 트랜지스터(TR1)는 송신 모드로 턴온된다.
도 4는 송신 모드의 UWB 트랜시버(100)가 생성하는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 4는 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 오실로스코프를 통해 측정한 그래프이다. 도 4에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 전압을 나타낸다.
도 4에 예시된 바와 같이, 신호 생성기(120)는 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스폭을 가지는 송신용 펄스 신호(PT1)를 출력하고, 송신 버퍼(BF1)를 턴온시키기 위하여 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스 폭을 가지는 온오프 제어 신호(ST1)를 출력한다. 송신 버퍼(BF1)는 온오프 제어 신호(ST1)에 응답해 턴온된 경우에, 송신용 펄스 신호(PT1)와 온오프 제어 신호(ST1)를 이용해 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스 폭을 가지는 펄스 신호(PT2)를 생성하여, 제1 노드(N1)로 출력한다.
도 5는 송신 모드의 UWB 트랜시버(100)가 안테나(AN1)를 통해 외부로 송신하는 UWB 신호를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 5는 안테나(AN1)를 통해 방사되는 UWB 신호의 스펙트럼을 오실로스코프를 통해 측정한 그래프이다. 도 5에서 가로축은 주파수를 나타내고, 세로축은 안테나(AN1)를 통해 방사되는 UWB 신호의 크기(dBm)를 나타낸다.
UWB 트랜시버(100)가 송신 모드로 동작하는 경우에, 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)와 펄스 신호(PT2)에 기초해 생성된 UWB 신호는, 안테나(AN1)를 통해 외부로 송신된다. 구체적으로, 외부로 송신되는 UWB 신호는, 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 인가되는 전압, 트랜지스터(TR1)의 베이스에 인가되는 전압, 그리고 펄스 신호(PT2)에 기초해 생성된다. 한편, 안테나(AN1)를 통해 외부로 송신되는 UWB 신호의 스펙트럼 특성(예, 중심 주파수, 대역폭, 출력 등)은, 펄스 신호(PT2)의 값, 제1 아날로그 전압 신호(AVS1)의 값, 임피던스 소자(I1~I3)의 임피던스 값(Zc(ω), Zb(ω), Ze(ω)), 또는 전압 분배기(111)의 전압 분배율을 변경함으로써, 변경될 수 있다.
도 6은 수신 모드의 UWB 트랜시버(100)를 나타내는 도면이다.
도 2의 S40 및 S50 과정에서와 같이, UWB 트랜시버(100)는 수신 모드로 설정하고, 외부로부터 UWB 신호를 수신한다. 구체적으로, UWB 트랜시버(100)의 신호 생성기(120)는 송신 버퍼(BF1)를 온오프 제어신호(ST1)을 통해 턴오프시키고, 수신 버퍼(BF2)를 온오프 제어신호(SR1)을 통해 턴온시킨다. 이로 인해 송신 체인(예, 송신 버퍼(BF1))은 분리되고, UWB 트랜시버(100)는 수신 모드로 동작한다. UWB 트랜시버(100)의 디지털 신호 처리기(130)는 수신 동작을 위한 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)를, DA 컨버터(미도시)를 통해 제1 노드(N1)로 출력한다. 제2 아날로그 전압 신호(AVS2_1)와, 임피던스 소자(I5)와 임피던스 소자(I6)를 통과한 펄스 신호(PR2)는 제1 노드(N1)에서 결합된다. 제2 결합 신호는 임피던스 소자(I1)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 전달되고, 또한 제2 결합 신호는 전압 분배기(111)에 의해 전압이 분배된 후 임피던스 소자(I2)를 거쳐 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전달된다. 트랜지스터(TR1)는 수신 모드로 턴온된다.
도 7은 수신 모드의 UWB 트랜시버(100)가 생성하는 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 7은 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)를 오실로스코프를 통해 측정한 그래프이다. 도 7에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 전압을 나타낸다.
도 7에 예시된 바와 같이, 신호 생성기(120)는 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스폭을 가지는 수신용 펄스 신호(PR1)를 출력하고, 수신 버퍼(BF2)를 턴온시키기 위하여 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스 폭을 가지는 온오프 제어 신호(SR1)를 출력한다. 수신용 펄스 신호(PR1)는 스캔 거리 별로 신호를 수신하기 위한 신호이다. 하나의 거리를 스캔하기 위해서는 하나의 수신용 펄스 신호(PR1)가 필요하고, 다수의 거리를 스캔하기 위해서는 다수의 수신용 펄스 신호(PR1, 예, PR1_1~PR1_N)가 필요하다. 수신 버퍼(BF2)는 온오프 제어 신호(SR1)에 응답해 턴온된 경우에, 수신용 펄스 신호(PR1)와 온오프 제어 신호(SR1)를 이용해 수 나노 세컨드(nsec) 급의 펄스 폭을 가지는 펄스 신호(PR2)를 생성하여 출력한다.
UWB 트랜시버(100)는 제2 아날로그 전압 신호(AVS2)와 펄스 신호(PR2)에 기초해, 수신 모드로 동작한다. 구체적으로, UWB 트랜시버(100)는 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 인가되는 전압, 트랜지스터(TR1)의 베이스에 인가되는 전압, 그리고 펄스 신호(PR2)에 기초해, 수신 모드로 동작한다.
도 8은 제1 노드(N1)에 실리는 제1 결합 신호(CS1)와 제2 결합 신호(CS2)를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 8은 제1 결합 신호(CS1)와, N개의 거리 별 신호를 스캔하기 위한 N개의 제2 결합 신호(CS2_1~CS2_N)를 오실로스코프를 통해 측정한 그래프이다. 도 8에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 전압을 나타낸다.
도 8의 구간(T1)에 존재하는 그래프는 제1 결합 신호(CS1)를 나타내고, 구간(T2)에 존재하는 N개의 그래프는 N개의 제2 결합 신호(CS2_1~CS2_N)를 나타낸다. 한편, 도 8에서는 마치 하나의 제1 결합 신호(CS1)가 생성된 이후에 N개의 제2 결합 신호(CS2_1~CS2_N)가 생성되는 것처럼 도시되어 있으나, 실제로는 하나의 제1 결합 신호(CS1)가 생성된 후 하나의 제2 결합 신호(CS2)가 생성되고, 하나의 제1 결합 신호(CS1)가 다시 생성된 후 다음 제2 결합 신호(CS2)가 생성된다. 예를 들어, 스캔 거리의 개수(N)가 3인 경우에, 제1 결합 신호(CS1)가 생성된 후 제1 스캔 거리에 대응하는 제2 결합 신호(CS2_1)가 생성된다. 그리고 제1 결합 신호(CS1)가 다시 생성된 후 제2 스캔 거리에 대응하는 제2 결합 신호(CS2_2)가 생성된다. 그리고 제1 결합 신호(CS1)가 다시 생성된 후 제3 스캔 거리에 대응하는 제2 결합 신호(CS2_3)이 생성된다.
한편, 제1 결합 신호(CS1), 제2 결합 신호(CS2), 외부로 송신되는 UWB 신호, 제1 수신 신호, 또는 캐패시터(C1)에 전달되는 신호의 특성은, 각 임피던스 소자(I1~I6)의 임피던스 값(Zc(ω), Zb(ω), Ze(ω), ZTX(ω), ZRX(ω), Zr1(ω))에 기초해, 결정될 수 있다.
도 9는 샘플링 동작을 수행하는 UWB 트랜시버(100)를 나타내는 도면이다.
도 2의 S60~S80 과정에서와 같이, UWB 트랜시버(100)는 충전된 캐패시터(C1)의 신호를 샘플링하고, 샘플링된 신호를 처리하고, 캐패시터(C1)를 방전시킨다. 구체적으로, 안테나(AN1)를 통해 수신된 신호가 존재하는 경우(제1 수신 신호가 존재하는 경우)에, 캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I6)를 통과한 제1 수신 신호와 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)에 의해 충전된다. 한편, 안테나(AN1)를 통해 수신된 신호가 존재하지 않는 경우(제1 수신 신호가 존재하지 않는 경우)에, 캐패시터(C1)는 임피던스 소자(I5)를 통과한 펄스 신호(PR2)에 의해서만 충전된다. AD 컨버터(140)는 충전된 캐패시터(C1)의 신호를 수 킬로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트로 샘플링하고, 샘플링된 신호를 디지털 신호 처리기(130)로 출력한다. 디지털 신호 처리기(130)는 샘플링된 신호를 처리한다. 디지털 신호 처리기(130)는 디스차징 신호(DS1)를 AD 컨버터(140)에 전송하고, AD 컨버터(140)는 디스차징 신호(DS1)에 응답해 캐패시터(C1)를 방전시킨다.
도 10은 캐패시터(C1)가 충전되는 구간(T3a, T4a, T5a), 샘플링 동작이 수행되는 구간(T3b, T4b, T5b), 그리고 캐패시터(C1)가 방전되는 구간(T3c, T4c, T5c)을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 10은 캐패시터(C1)의 전압을 오실로스코프를 통해 측정한 그래프이다. 도 10에서 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 전압을 나타낸다.
도 10에서, 구간(T3a~T3c)은 N개의 스캔 거리 중 제1 스캔 거리에 대응하고, 구간(T4a~T4c)은 N개의 스캔 거리 중 제2 스캔 거리에 대응하고, 구간(T5a~T5c)은 N개의 스캔 거리 중 제3 스캔 거리에 대응한다.
구간(T3a, T4a, T5a)에서 캐패시터(C1)가 충전된 후, AD 컨버터(140)는 구간(T3b, T4b, T5b)에서 캐패시터(C1)의 신호를 샘플링한다. 그리고 AD 컨버터(140)는 디지털 신호 처리기(130)의 디스차징 신호(DS1)에 응답해, 구간(T3c, T4c, T5c)에서 캐패시터(C1)를 방전시킨다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른, UWB 레이더 센서(1000)를 나타내는 도면이다.
UWB 레이더 센서(1000)는 UWB 신호를 외부로 송신한 후 되돌아오는 신호를 이용해, 물체의 존재 유무 및 물체와의 거리를 감지한다.
구체적으로, UWB 레이더 센서(1000)는 상술한 UWB 트랜시버(100)와, UWB 트랜시버(100)에 연결되는 메모리(200)를 포함할 수 있다.
메모리(200)는 UWB 트랜시버(100)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 제1 시간에 제1 초광대역(ultra wide band) 신호를 송신하고 제2 시간에 제2 초광대역 신호를 수신하기 위한 하나의 안테나;
    입력 신호의 특성에 기초해, 상기 제1 초광대역 신호를 제1 노드로부터 상기 안테나로 전달하거나 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 노드로 전달하는 전달부; 및
    상기 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 노드로 출력하는 제1 버퍼를 포함하고,
    상기 입력 신호 중 상기 제1 시간에 상기 전달부에 입력되는 제1 입력 신호는 상기 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호가 상기 제1 노드에서 결합된 신호이며 상기 제1 초광대역 신호에 대응하는 신호인
    초광대역 트랜시버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전달부는,
    상기 안테나에 연결되는 하나의 트랜지스터; 및
    상기 제1 노드의 전압을 분배하는 전압 분배기를 포함하고,
    상기 트랜지스터는,
    상기 제1 노드에 연결되는 제1 임피던스 소자에 연결되고, 상기 안테나에 연결되는 콜렉터(collector);
    상기 전압 분배기에 연결되는 제2 임피던스 소자에 연결되는 베이스(base); 및
    접지되는 제3 임피던스 소자에 연결되는 이미터(emitter)를 포함하는
    초광대역 트랜시버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호의 수신을 위한 제2 펄스 신호를 생성하여 출력하는 제2 버퍼를 더 포함하고,
    상기 입력 신호 중 상기 제2 시간에 상기 전달부에 입력되는 제2 입력 신호는 상기 제2 펄스 신호와 상기 제1 아날로그 전압 신호와 다른 제2 아날로그 전압 신호가 결합된 신호인
    초광대역 트랜시버.
  4. 제3항에 있어서,
    송신용 펄스 신호와 상기 제1 버퍼를 턴온시키기 위한 제1 턴온 신호를 상기 제1 시간에 상기 제1 버퍼로 출력하고, 수신용 펄스 신호와 상기 제2 버퍼를 턴온시키기 위한 제2 턴온 신호를 상기 제2 시간에 상기 제2 버퍼로 출력하는 신호 생성기를 더 포함하고,
    상기 제1 버퍼는 상기 제1 턴온 신호에 응답해 턴온된 경우에, 상기 송신용 펄스 신호와 상기 제1 턴온 신호를 이용해 나노세컨드(nsec)의 펄스폭을 가지는 상기 제1 펄스 신호를 생성하고,
    상기 제2 버퍼는 상기 제2 턴온 신호에 응답해 턴온된 경우에, 상기 수신용 펄스 신호와 상기 제2 턴온 신호를 이용해 상기 제2 펄스 신호를 생성하는
    초광대역 트랜시버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수신용 펄스 신호는 제1 스캔 거리에 대응하는 제1 수신용 펄스 신호와 상기 제1 스캔 거리와 다른 제2 스캔 거리에 대응하는 제2 수신용 펄스 신호를 포함하고,
    상기 신호 생성기는 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제1 수신용 펄스 신호를 출력하고, 상기 제1 수신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 송신용 펄스 신호를 출력하고, 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제2 수신용 펄스 신호를 출력하는
    초광대역 트랜시버.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 시간에 상기 제1 아날로그 전압 신호를 상기 제1 노드로 출력하고, 상기 제2 시간에 상기 제2 아날로그 전압 신호를 상기 제1 노드로 출력하는 디지털 신호 처리기를 더 포함하고,
    상기 제2 아날로그 전압 신호는 상기 제1 스캔 거리에 대응하는 제3 아날로그 전압 신호와 상기 제2 스캔 거리에 대응하는 제4 아날로그 전압 신호를 포함하는
    초광대역 트랜시버.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호와 상기 제2 펄스 신호에 의해 차징(charging)되는 캐패시터; 및
    상기 차징된 캐패시터의 신호를 킬로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트로 샘플링하고, 상기 샘플링된 신호를 상기 디지털 신호 처리기로 출력하는 제1 컨버터를 더 포함하는
    초광대역 트랜시버.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디지털 신호 처리기는 상기 샘플링된 신호를 처리하고, 상기 차징된 캐패시터를 디스차징(discharging)시키기 위한 디스차징 신호를 상기 제1 컨버터로 전송하고,
    상기 신호 생성기는 상기 캐패시터가 디스차징된 후 상기 송신용 펄스 신호를 다시 출력하고, 상기 송신용 펄스 신호를 출력한 후 상기 제2 수신용 펄스 신호를 출력하는
    초광대역 트랜시버.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 시간에 상기 제1 버퍼로부터 출력되는 상기 제1 펄스 신호는 제1 임피던스 소자를 거쳐 상기 제1 노드에 전달되고,
    상기 제2 시간에 상기 제2 버퍼로부터 출력되는 상기 제2 펄스 신호는 제2 임피던스 소자를 거쳐 상기 캐패시터의 일단에 연결되는 제2 노드에 전달되고,
    상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호는 일단이 상기 제1 노드에 연결되고 타단이 상기 제2 노드에 연결되는 제3 임피던스 소자를 거쳐 상기 제2 노드에 전달되는
    초광대역 트랜시버.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 전압 분배기는 일단이 상기 제1 노드에 연결되고 타단이 상기 제2 임피던스 소자에 연결되는 제1 저항, 및 일단이 상기 제2 임피던스 소자에 연결되고 타단이 접지되는 제2 저항을 포함하고,
    상기 제1 초광대역 신호의 특성은 상기 제1 임피던스 소자, 및 상기 제3 임피던스 소자의 임피던스 값에 기초해 결정되는
    초광대역 트랜시버.
  11. 초광대역(ultra wide band) 트랜시버가 제1 초광대역 신호를 송신하고 제2 초광대역 신호를 수신하는 방법으로서,
    상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 펄스 신호와 상기 제1 아날로그 전압 신호가 제1 노드에서 결합된 제1 결합 신호를 이용해, 하나의 트랜지스터를 송신 모드로 턴온시키는 단계;
    상기 송신 모드로 턴온된 트랜지스터를 통해 상기 제1 결합 신호에 대응하는 상기 제1 초광대역 신호를 상기 제1 노드로부터 하나의 안테나로 전달하고, 상기 안테나를 통해 상기 제1 초광대역 신호를 송신하는 단계;
    상기 제2 초광대역 신호의 수신을 위한 제2 펄스 신호와, 상기 제1 아날로그 전압 신호와 다른 제2 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계;
    상기 제2 펄스 신호와 상기 제2 아날로그 전압 신호가 상기 제1 노드에서 결합된 제2 결합 신호를 이용해, 상기 트랜지스터를 수신 모드로 턴온시키는 단계; 및
    상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를, 상기 수신 모드로 턴온된 트랜지스터를 통해 상기 제1 노드를 거쳐 캐패시터로 전달하는 단계
    를 포함하는 초광대역 신호 송수신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 트랜지스터를 송신 모드로 턴온시키는 단계는,
    상기 제1 결합 신호를 제1 임피던스 소자를 거쳐 상기 트랜지스터의 콜렉터(collector)에 전달하는 단계; 및
    상기 제1 결합 신호의 전압을 분배하고, 상기 전압이 분배된 신호를 제2 임피던스 소자를 거쳐 상기 트랜지스터의 베이스(base)에 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 트랜지스터의 콜렉터는 상기 안테나에 연결되고,
    상기 트랜지스터의 이미터(emitter)는 접지되는 제3 임피던스 소자에 연결되는
    초광대역 신호 송수신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계는,
    송신용 펄스 신호와 송신 버퍼를 턴온시키기 위한 턴온 신호를 이용해, 나노세컨드(nsec)의 펄스폭을 가지는 상기 제1 펄스 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 초광대역 신호의 특성은 상기 제1 임피던스 소자와 상기 제3 임피던스 소자의 임피던스 값에 기초해 결정되는
    초광대역 신호 송수신 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 펄스 신호와 제2 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계는,
    상기 제1 초광대역 신호를 송신한 후, 제1 스캔 거리에 대응하는 제1 수신용 펄스 신호와 수신 버퍼를 턴온시키기 위한 제1 턴온 신호를 이용해, 상기 제1 스캔 거리에 대응하는 상기 제2 펄스 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 스캔 거리에 대응하는 상기 제2 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계를 포함하는
    초광대역 신호 송수신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 트랜지스터를 수신 모드로 턴온시키는 단계는,
    상기 제2 결합 신호를 제1 임피던스 소자를 거쳐, 상기 안테나에 연결되는 상기 트랜지스터의 콜렉터(collector)에 전달하는 단계; 및
    상기 제2 결합 신호의 전압을 분배하고, 상기 전압이 분배된 신호를 제2 임피던스 소자를 거쳐 상기 트랜지스터의 베이스(base)에 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 트랜지스터의 이미터(emitter)는 접지되는 제3 임피던스 소자에 연결되는
    초광대역 신호 송수신 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 초광대역 신호와 상기 제2 펄스 신호를 이용해, 상기 캐패시터를 차징(charging)시키는 단계; 및
    상기 차징된 캐패시터의 신호를 킬로헤르츠(kHz) 샘플링 레이트로 샘플링하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 초광대역 신호를 캐패시터로 전달하는 단계는,
    상기 트랜지스터가 수신 모드로 턴온된 경우에, 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 임피던스 소자와 상기 캐패시터의 일단에 연결되는 제4 임피던스 소자를 거쳐, 타단이 접지되는 상기 캐패시터로 전달하는 단계를 포함하는
    초광대역 신호 송수신 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 차징된 캐패시터를 디스차징(discharging)시키는 단계; 및
    상기 제1 결합 신호를 이용해 상기 트랜지스터를 송신 모드로 턴온시켜, 상기 제1 초광대역 신호를 상기 안테나로 전달하는 단계;
    상기 안테나로 전달된 상기 제1 초광대역 신호를, 상기 안테나를 통해 다시 송신하는 단계
    를 더 포함하는 초광대역 신호 송수신 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 초광대역 신호를 다시 송신한 후, 제1 스캔 거리와 다른 제2 스캔 거리에 대응하는 제3 펄스 신호와, 상기 제2 스캔 거리에 대응하는 제3 아날로그 전압 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제3 펄스 신호와 상기 제3 아날로그 전압 신호가 결합된 제3 결합 신호를 이용해, 상기 트랜지스터를 수신 모드로 턴온시키는 단계
    를 더 포함하는 초광대역 신호 송수신 방법.
  19. 제1 초광대역(ultra wide band) 신호를 송신한 후 되돌아오는 제2 초광대역 신호를 이용해 물체를 감지하는 초광대역 레이더 센서로써,
    메모리; 및
    상기 메모리에 연결되고, 상기 제1 초광대역 신호를 송신하고, 상기 제2 초광대역 신호를 수신하는 초광대역 트랜시버를 포함하고,
    상기 초광대역 트랜시버는,
    제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 송신하고, 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호를 수신하기 위한 하나의 안테나;
    입력 신호의 특성에 기초해, 상기 제1 초광대역 신호를 제1 노드로부터 상기 안테나로 전달하거나 상기 안테나를 통해 수신되는 상기 제2 초광대역 신호를 상기 제1 노드로 전달하는 전달부; 및
    상기 제1 시간에 상기 제1 초광대역 신호를 위한 제1 펄스 신호를 생성하여 상기 제1 노드로 출력하는 제1 버퍼를 포함하고,
    상기 입력 신호 중 상기 제1 시간에 상기 전달부에 입력되는 제1 입력 신호는 상기 제1 펄스 신호와 제1 아날로그 전압 신호가 상기 제1 노드에서 결합된 신호이며 상기 제1 초광대역 신호에 대응하는 신호인
    초광대역 레이더 센서.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 초광대역 트랜시버는 상기 제2 시간에 상기 제2 초광대역 신호의 수신을 위한 제2 펄스 신호를 생성하여 출력하는 제2 버퍼를 더 포함하고,
    상기 입력 신호 중 상기 제2 시간에 상기 전달부에 입력되는 제2 입력 신호는 상기 제2 펄스 신호와 상기 제1 아날로그 전압 신호와 다른 제2 아날로그 전압 신호가 결합된 신호이고,
    상기 전달부는 상기 안테나에 연결되는 하나의 트랜지스터와, 상기 제1 노드의 전압을 분배하는 전압 분배기를 포함하고,
    상기 트랜지스터는,
    상기 제1 노드에 연결되는 제1 임피던스 소자에 연결되고, 상기 안테나에 연결되는 콜렉터(collector);
    상기 전압 분배기에 연결되는 제2 임피던스 소자에 연결되는 베이스(base); 및
    접지되는 제3 임피던스 소자에 연결되는 이미터(emitter)를 포함하는
    초광대역 레이더 센서.
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