KR101721051B1 - W 대역 탐색기용 수신기 - Google Patents

W 대역 탐색기용 수신기 Download PDF

Info

Publication number
KR101721051B1
KR101721051B1 KR1020150020373A KR20150020373A KR101721051B1 KR 101721051 B1 KR101721051 B1 KR 101721051B1 KR 1020150020373 A KR1020150020373 A KR 1020150020373A KR 20150020373 A KR20150020373 A KR 20150020373A KR 101721051 B1 KR101721051 B1 KR 101721051B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
digital
reception
receiver
reception signal
Prior art date
Application number
KR1020150020373A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160097906A (ko
Inventor
김홍락
Original Assignee
엘아이지넥스원 주식회사
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 엘아이지넥스원 주식회사 filed Critical 엘아이지넥스원 주식회사
Priority to KR1020150020373A priority Critical patent/KR101721051B1/ko
Publication of KR20160097906A publication Critical patent/KR20160097906A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101721051B1 publication Critical patent/KR101721051B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/0209—Systems with very large relative bandwidth, i.e. larger than 10 %, e.g. baseband, pulse, carrier-free, ultrawideband
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/885—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for ground probing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/2813—Means providing a modification of the radiation pattern for cancelling noise, clutter or interfering signals, e.g. side lobe suppression, side lobe blanking, null-steering arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
    • G01S7/4021—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system of receivers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

W 대역 탐색기용 수신기를 공개한다. 본 발명은 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 W 대역의 아날로그 수신 신호를 인가받고, 국부 신호를 생성하며, 수신 신호와 국부 신호를 합성하여 수신 신호를 지정된 중간 주파수 대역의 수신 신호로 하향 변환하는 초고주파 수신부, 중간 주파수 대역으로 하향 변환된 수신 신호를 인가받아 디지털 신호로 변환하여 디지털 수신 신호를 생성하는 AD 컨버터, 디지털 수신 신호를 인가받고, 디지털 국부 신호를 생성하며, 디지털 수신 신호와 디지털 국부 신호를 합성하여, 기저 대역의 디지털 수신 신호로 하향 변환하는 디지털 수신부 및 기저대역의 디지털 수신 신호를 인가받아 기설정된 방식으로 분석하여, 표적을 탐지하는 신호 처리부를 포함한다.

Description

W 대역 탐색기용 수신기{RECEIVER FOR DETECTOR USING W-BAND}
본 발명은 탐색기용 수신기에 관한 것으로, 특히 W대역 밀리미터파 탐색기용 수신기에 관한 것이다.
레이더와 같은 탐색기는 전파의 반사 및 산란 특성을 이용하여 목표 물체의 방위 및 거리를 결정함으로써 물체의 위치에 관한 정보를 얻는 장치이다. 즉 레이더는 전파를 목표물에 보내어 그 전파 에너지의 반사파를 수신하고 전파의 직진성과 정속성을 이용하여 그 왕복 시간과 안테나의 지향 특성에 의해 목표물의 위치를 측정한다.
기존의 탐색기는 주파수가 12 ~ 14GHz인 Ku 대역 또는 27 ~ 40GHz 인 Ka 대역의 신호를 탐색기를 운용하기 위해 사용하였다. 그러나 유도무기용 탐색기는 현재보다 소형화와 높은 해상도의 표적식별 성능이 요구되고 있다. 이러한 소형화와 높은 해상도를 위해서는 높은 주파수대역인 W 대역(75 ~ 110GHz)의 탐색기 개발이 요구되고 있다. W 대역의 신호는 파장이 3 ~ 5mm 인 밀리미터파로서 파장이 매우 짧아 소형화 및 고해상도화에 유리하다는 장점이 있다.
기존에 W 대역의 신호를 사용하는 탐색기의 수신기는 아날로그 신호인 수신 신호를 인가받고, 국부 발진기(Local Oscillator)에서 생성된 국부 신호와 합성하여 수십 MHz의 주파수를 갖는 신호로 하향 변환한 후, 하향 변환된 수신 신호를 필터링 및 증폭한다. 그리고 필터링 및 증폭된 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 전송하여, 신호 처리부가 디지털 신호를 분석하여 표적을 탐지하도록 한다.
도1 은 기존에 W 대역의 신호를 사용하는 탐색기의 수신기의 일 예를 나타낸다.
도1 을 참조하면, 기존의 탐색기에서 수신기는 초고주파 수신부(10), 중간주파 수신부(20), AD 컨버터(ADC) 및 신호 처리부(30)를 구비한다.
초고주파 수신부(10)는 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 초고주파수인 W 대역의 아날로그 수신 신호를 인가받고, 인가된 수신 신호에 제1 국부 발진기(RF Local Oscillator : 미도시)에서 생성된 제1 국부 신호와 합성하여 기지정된 중간 주파수(Intermediate Frequency) 대역의 신호로 하향 변환하여 중간주파 수신부(20)로 전송한다.
그리고 중간주파 수신부(20)는 중간주파수 대역의 신호로 하향 변환된 수신 신호를 인가받아 제2 국부 발진기(IF Local Oscillator)에서 생성되는 제2 국부 신호와 합성하여 수십 MHz의 기저 대역(Baseband) 주파수를 갖는 수신 신호로 변환한다. 중간주파 수신부(20)는 변환된 기저 대역의 수신 신호를 AD 컨버터(ADC)로 전송하고, AD 컨버터(ADC)는 기저 대역의 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호 처리부(30)로 전송한다.
신호 처리부(30)는 디지털 신호로 변환된 수신 신호를 분석하여 표적의 위치를 판별한다.
W 대역 탐색기에서 수신기가 초고주파 수신부(10) 및 중간주파 수신부(20)를 구비하여 수신 신호를 2번 하향 변환하는 헤테로다인(heterodyne)방식을 이용하는 것은 W 대역과 같이 초고주파수의 신호를 곧바로 수십 MHz 주파수의 기저 대역 신호로 변환하는 경우, 주파수 간섭, 발진 등의 다양한 문제가 발생하고, 수신 신호에 대한 선택도 및 회로 안정도를 얻기 어렵기 때문이다.
도2 및 도3 은 각각 도1 의 초고주파 수신부 및 중간주파 수신부의 세부 구성 예를 나타낸다.
도2 및 도3 은 탐색기의 일예로 모노펄스 레이더 시스템에서 초고주파 수신부(10) 및 중간주파 수신부(20)의 세부 구성을 도시하였다. 모노펄스 레이더 시스템은 지정된 표적을 지향하여 단일 펄스의 송신 신호를 방사하고, 표적에 반사되어 수신되는 수신 신호를 측정하여 표적을 추적하는 추적 레이더의 일종으로, 한번의 신호를 송수신하여 표적의 거리(Range), 방위각(Azimuth) 및 고각(Elevation)을 동시에 탐지할 수 있는 레이더이다.
모노펄스 레이더 시스템은 통상적으로 혼(Horn) 형태로 구현된 복수개의 수신 안테나 각각을 통해 수신 신호를 수신하고, 수신된 수신 신호들 사이의 합 및 차를 이용하여 표적의 방위각, 고각 및 거리 정보를 획득한다.
이에 도2 및 도3 에 도시된 초고주파 수신부(10) 및 중간주파 수신부(20) 또한 합 채널, 방위각 채널 및 고각 채널의 3개의 수신 채널로 수신 신호를 수신하고, 각 수신 채널별 수신 신호에 대해 국부 신호를 혼합기(MIXER)에서 합성하여 중간 주파수 대역 및 기저 대역으로 하향 변환을 수행한다.
또한 상기한 바와 같이 초고주파 수신부(10) 및 중간주파 수신부(20)는 각각 수신 신호에 포함된 잡음을 제거하고, 신호대 잡음비를 개선하기 위해 하향 변환 과정에서 수신 신호를 필터링 및 증폭하는 작업을 수행한다. 도2 및 도3 에 도시된 바와 같이, 초고주파 수신부(10) 및 중간주파 수신부(20)는 각각 수신 신호를 필터링 및 증폭하기 위해서 다수의 회로를 구비하며, 초고주파 수신부(10) 및 중간주파 수신부(20)에 구비되는 다수의 회로는 수신 신호가 디지털 신호로 변환되기 이전의 아날로그 신호이므로, 모두 아날로그 회로로 구현된다.
도2 및 도3 에서는 일 예로 3개의 수신 채널을 사용하는 모노펄스 레이더 시스템을 도시하였으나, 모노펄스 레이더 시스템 이외에도 현재 사용되는 탐색기들은 대부분 복수개의 수신 채널을 사용하고 있다. 그리고 도2 및 도3 에 도시된 바와 같이 아날로그 회로는 수신 채널의 개수에 비례하여 증가하므로, 탐색기에서 아날로그 회로가 차지하는 비중이 매우 높다고 할 수 있다.
그러나 아날로그 회로를 이용한 수신 신호 처리 및 하향 변환은 수신 신호의 동적 영역을 감소시키며, 불필요한 잡음을 증가시켜, 수신 신호에 포함된 정보의 손실을 유발한다. 뿐만 아니라 하향 변환을 위한 아날로그 회로의 추가로 인해 수신기의 크기 및 비용 증가를 초래하는 문제가 있다.
이에 아날로그 회로의 중간주파 수신부(20)을 생략하고, W 대역과 같이 초고주파수의 신호를 곧바로 수십 MHz 주파수의 기저 대역 신호로 변환하는 직접 변환 방식(Direct Conversion)이 고려될 수 있으나, 이 경우 상기한 바와 같이 주파수 간섭, 선택도 및 안정도 저하, 발진 등의 문제가 발생하여 고성능의 탐색기를 구현할 수 없다는 한계가 있다.
대한민국 등록특허 제10-0947215호(2010.03.05.등록)
본 발명의 목적은 수신기의 아날로그 회로 구성을 최대한 디지털 회로로 구현함으로써, 수신 신호의 동적 영역을 확대하고, 잡음에 강건하며, 소형 및 저비용으로 구현할 수 있는 탐색기의 수신기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 탐색기용 수신기는 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 W 대역의 아날로그 수신 신호를 인가받고, 국부 신호를 생성하며, 상기 수신 신호와 상기 국부 신호를 합성하여 상기 수신 신호를 지정된 중간 주파수 대역의 수신 신호로 하향 변환하는 초고주파 수신부, 상기 중간 주파수 대역으로 하향 변환된 상기 수신 신호를 인가받아 디지털 신호로 변환하여 디지털 수신 신호를 생성하는 AD 컨버터, 상기 디지털 수신 신호를 인가받고, 디지털 국부 신호를 생성하며, 상기 디지털 수신 신호와 상기 디지털 국부 신호를 합성하여, 기저 대역의 디지털 수신 신호로 하향 변환하는 디지털 수신부 및 상기 기저대역의 디지털 수신 신호를 인가받아 기설정된 방식으로 분석하여, 표적을 탐지하는 신호 처리부를 포함한다.
상기 디지털 수신부는 상기 신호 처리부에서 인가되는 제어 신호에 응답하여 상기 디지털 국부 신호를 생성하는 디지털 국부 신호 생성부; 상기 AD 컨버터에서 인가되는 상기 중간 주파수 대역의 상기 디지털 수신 신호와 상기 디지털 국부 신호 생성부에서 생성된 상기 디지털 국부 신호를 합성하여, 상기 디지털 수신 신호를 상기 기저대역의 신호로 하향 변환하는 디지털 혼합기; 상기 기저대역 신호로 하향 변환된 상기 디지털 수신 신호에서 잡음을 제거하기 위해 필터링하는 디지털 필터부; 및 상기 디지털 필터부에서 필터링된 상기 디지털 수신 신호의 값을 상기 신호 처리부에서 지정된 형태의 값으로 변환하는 포멧 변환부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 국부 신호 생성부는 상기 신호 처리부에서 인가되는 제어 신호에 응답하여 기설정된 주파수를 갖는 디지털 클럭을 생성하는 수치 제어 발진기; 및 상기 디지털 클럭을 인가받아 위상 및 주파수를 조절하여 상기 디지털 국부 신호를 생성하는 직접 디지털 합성기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 필터부는 상기 기저대역 신호로 하향 변환된 상기 디지털 수신 신호를 다운 샘플링하여 고주파 잡음을 제거하는 CIC 필터; 및 상기 CIC 필터에서 필터링된 상기 디지털 수신 신호에서 기설정된 주파수 대역의 신호를 추출하는 FIR 필터; 를 포함하는 특징으로 한다.
상기 포멧 변환부는 고정 소수점 형태의 상기 디지털 수신 신호의 값을 부동 소수점 형태의 값으로 변환하는 것을 특징으로 한다.
상기 디지털 수신부는 상기 포멧 변환부에서 형변환된 상기 디지털 수신 신호를 인가받고, 상기탐색기의 거리 해상도를 높이기 위해, 상기 디지털 수신 신호에 대해 펄스 압축을 수행하는 펄스 압축부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 W 대역 탐색기용 수신기는 중간주파수 대역으로 변환된 수신 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 디지털 신호 처리 방식으로 중간주파수 대역의 수신 신호를 기저대역의 신호로 변환하므로, 기존에 아날로그 회로로 구현되는 중간주파 수신부를 디지털 회로로 대체한다. 그러므로, 잡음에 의한 신호 손실을 최소화하고, 신호의 동적 영역을 확장할 수 있으며, 전력 소모를 줄 일 수 있다. 뿐만 아니라 저비용으로 소형 수신기를 구현할 수 있으며, 프로그래밍 가능한 디지털 회로를 사용하여 다양한 탐색기에 용이하게 사용될 수 있다.
도1 은 기존에 W 대역의 신호를 사용하는 탐색기의 수신기의 일 예를 나타낸다.
도2 및 도3 은 각각 도1 의 초고주파 수신부 및 중간주파 수신부의 세부 구성 예를 나타낸다.
도4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐색기용 수신기의 개략적인 구성을 나타낸다.
도5 는 도4 의 초고주파 수신부의 상세 구성의 일 예를 나타낸다.
도6 은 도4 의 디지털 수신부의 상세 구성의 일 예를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐색기용 수신기의 개략적인 구성을 나타낸다.
도4 를 참조하면, 본 발명의 수신기는 초고주파 수신부(100), AD 컨버터(ADC), 디지털 수신부(200) 및 신호 처리부(300)를 구비한다.
초고주파 수신부(100)는 도1 에 도시된 기존의 초고수파 수신부(10)과 마찬가지로 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 초고주파수인 W 대역의 아날로그 수신 신호를 인가받고, 국부 발진기를 구비하여 인가된 수신 신호를 국부 발진기에서 생성된 국부 신호와 합성하여 기지정된 중간 주파수 대역의 신호로 하향 변환한다.
그리고 AD 컨버터(ADC)는 초고주파 수신부(100)에서 중간 주파수 대역의 신호로 하향 변환된 수신 신호를 인가받아 디지털 신호로 변환한다. 도1 에 도시된 바와 같이 기존의 수신기에서 AD 컨버터(ADC)는 중간주파 수신부(20)에서 출력되는 기저대역의 수신 신호를 인가받아 디지털 신호로 변환하였으나, 본 발명에서는 AD 컨버터(ADC)가 초고주파 수신부(100)로부터 중간 주파수 대역의 수신 신호를 곧바로 인가받아 디지털 신호로 변환한다. 그리고 디지털 신호로 변환된 디지털 수신 신호를 디지털 수신부(200)로 전송한다.
디지털 수신부(200)는 AD 컨버터(ADC)로부터 디지털 수신 신호를 인가받아 디지털 신호 처리 방식으로 수신 신호를 하향 변환하고, 하향 변환된 디지털 수신 신호를 신호 처리부(300)로 전송한다. 디지털 수신부(200)는 기존의 수신기에서 중간주파 수신부(20)에 대응하는 구성으로 디지털 회로로 구성됨에 따라 수신기에서 AD 컨버터(ADC) 이후단에 배치되었다.
그리고 신호 처리부(300)는 디지털 수신부(200)에서 인가되는 하향 변환된 디지털 수신 신호를 분석하여 표적의 위치를 판별한다.
도4 에 도시된 본 발명의 수신기를 도1 에 도시된 기존의 수신기와 비교하면, 초고주파 수신부(100)와 신호 처리부(300)는 기존의 초고주파 수신부(10)와 신호 처리부(30)과 동일하다. 그러나 본 발명의 수신기에서는 기존에 아날로그 회로로 구현되는 중간주파 수신부(20)가 디지털 회로로 구현되는 디지털 수신부(200)로 대체되었으며, 이에 따라 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(ADC)가 디지털 수신부(200)의 이전단에 배치되었다. 그리고 AD 컨버터(ADC)는 기저대역의 수신 신호가 아닌 초고주파 수신부(100)에서 인가되는 중간 주파수 대역의 수신 신호를 디지털 신호로 변환한다.
이는 최근 디지털 기술의 발전으로 인해 디지털 회로로 수 GHz ~ 수십 GHz 대역의 고주파수의 신호를 처리할 수 있게 되었기 때문에 가능하다. 즉 기존의 디지털 회로 기술은 MHz 주파수의 기저 대역 신호만을 디지털 신호로 처리 가능하였으므로, 고초주파 수신부(10) 및 중간주파 수신부(20)가 모두 아날로그 회로로 구현되었다. 그러나 본 발명에서는 중간주파 수신부(20)를 디지털 회로로 구현되는 디지털 수신부(200)로 대체함에 따라 수신기에서 아날로그 회로를 최대한 줄여, 노이즈에 강건하고, 전력 소모를 감소시키며, 소형의 수신기를 구현할 수 있도록 한다. 디지털 수신부(200)가 디지털 회로로 구성됨에 따라 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있어, 사용되는 탐색기의 특성에 따른 변경이 용이하다.
도5 는 도4 의 초고주파 수신부의 상세 구성의 일 예를 나타낸다.
도5 에서는 설명의 편의를 위해 초고주파 수신부(100)에 구비되는 적어도 하나의 수신 채널 중 하나의 수신 채널만을 도시하였으나, 상기한 바와 같이 초고주파 수신부(100)는 다수의 수신 채널을 구비할 수 있다.
도5 를 참조하여 본 발명의 초고주파 수신부(100)를 설명하면, 먼저 안테나(ANT)에서 수신된 수신 신호는 도파관(WG)을 통해 천이되어 초고주파 수신부(100)로 인가된다. 이때 인가되는 수신 신호는 수십 GHz 의 주파수를 갖는 W 대역 수신 신호이다.
도파관(WG)를 통해 인가된 수신 신호는 제1 커플러(CP1)를 거쳐 리미터(LT)로 전송된다. 커플러(CP)는 송신 안테나와 수신 안테나가 구분되지 않고, 동일한 안테나로 송신 및 수신을 수행하는 탐색기에서 송신 시에 수신 신호 대비 높은 전력을 갖는 송신 신호가 초고주파 수신부(100)로 전달되어 손상되는 것을 방지하기 위해 송신 신호의 전력을 분배한다.
리미터(LT)는 수신 신호의 전력을 제한하여, 리미터(LT) 이후 단에 배치된 회로의 손상을 방지한다. 그리고 RFG(Rdaio Frequency Gate)(RFG)는 리미터(LT)를 통과한 수신 신호를 인가받고, 수신 신호의 세기가 커서 포화되는 것을 방지하여 수신 신호의 동적 영역을 확장하고, 디지털 변환기에서 처리 가능한 신호 레벨이 되도록 수신 신호를 감쇠한다.
저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifier)와 증폭기(AMP)는 RFG(RFG)에서 인가되는 수신 신호를 저잡음 증폭하고, 저잡음 증폭된 수신 신호를 다시 증폭하여 수신 신호의 신호 대 잡음비(SNR)를 높인다.
제2 커플러(CP2)는 리미터(LT)와 RFG(RFG) 동작시에 제1 커플러(CP1)와 함께 신호 전력의 균형을 맞추기 위해 구비된다. 그리고 제1 및 제2 커플러(CP1, CP2)는 고주파수 신호의 전력 분배가 용이하고, 소형으로 제작 가능한 랭 커플러(Lange Coupler)로 구현될 수 있다.
제2 커플러(CP2)를 통해 전력 분배된 수신 신호는 방열 패드(Thermal PAD)(TPD)를 통해 대역 통과 필터(BPF)로 전달되고, 대역 통과 필터(BPF)는 기설정된 W 대역의 신호만을 통과시킴으로써, 수신 신호에 포함된 잡음을 제거한다.
혼합기(MIX)는 대역 통과 필터(BPF)에서 필터링된 수신 신호를 인가받고, 국부 발진기(Local Oscillator)(미도시)에서 인가되는 국부 신호와 수신 신호를 합성하여, W 대역의 수신 신호를 중간 주파수 대역(예를 들면 10GHz)의 수신 신호로 하향 변환한다. 고주파 수신부(100)에서 혼합기(MIX)에 인가되는 국부 신호를 생성하는 회로 구성은 도2 에 도시된 바와 동일하므로, 여기서는 생략하였다.
중간 주파수 감쇠기(Intermediate Frequency Attenuator)(IFATT)는 하향 변환된 중간 주파수 대역의 수신 신호를 AD 컨버터(ADC)의 입력 레벨에 적합한 레벨로 감쇠한다. 중간 주파수 감쇠기(IFATT)는 수신 신호의 동적 영역이 큰 경우에도 정확한 감쇠값을 갖고, 신호 왜곡률(distortion)이 적은 스텝 감쇠기로 구현될 수 있다.
그리고 중간 주파수 감쇠기(IFATT)에서 감쇠된 중간 주파수 대역의 수신 신호는 도4 에 도시된 바와 같이 AD 컨버터(ADC)로 인가되어 디지털 신호로 변환된다.
도6 은 도4 의 디지털 수신부의 상세 구성의 일 예를 나타낸다.
도6 을 참조하면, 본 발명의 디지털 수신부(200)는 디지털 하향 변환기로서, 수치 제어 발진기(Numerically Controlled Oscillator : 이하 NCO)(210), 직접 디지털 합성기(Direct Digital Synthesis : 이하 DDS)(220), 디지털 혼합기(230), CIC(Cascaded Intergrator Comb) 필터(240), FIR(Finite Impulse Response) 필터(240), 포멧 변환부(250) 및 펄스 압축부(260)를 구비한다.
우선 NCO(210)는 신호 처리부(300)에서 인가되는 제어 신호에 응답하여 기설정된 주파수를 갖는 디지털 클럭을 생성한다. DDS(220)는 NCO(210)에서 생성된 디지털 클럭을 인가받아 위상 및 주파수를 조절하여 디지털 국부 신호를 생성한다. 도6 에서는 NCO(210)과 DDS(220)를 구분하여 도시하였으나, NCO(210)는 DDS(220)에 포함되어 구현될 수도 있다.
DDS(200)에서 생성된 디지털 국부 신호는 디지털 혼합기(230)에 인가되고, 디지털 혼합기(230)는 디지털 국부 신호와 디지털 수신 신호를 합성하여, 디지털 수신 신호를 기저 대역의 디지털 수신 신호로 하향 변환한다.
CIC 필터(240)는 다운 샘플링(down sampling) 기법을 이용하여 디지털 회로에서 구현되는 저대역 통과 필터(Low Pass Filter)로서, 디지털 혼합기(230)에서 출력되는 기저 대역의 디지털 수신 신호를 필터링하여 고주파수의 잡음을 제거함으로써, 디지털 수신 신호의 신호대 잡음비를 높인다. CIC 필터(240)는 곱셈 연산 등의 복잡한 연산을 수행하지 않고 필터링을 할 수 있으므로, 고속 필터링이 가능하여 디지털 수신 신호를 실시간으로 필터링 할 수 있다.
그리고 FIR 필터(250)는 아날로그 회로의 대역 통과 필터(BPF)에 대응하는 구성의 선형 위상 필터로서, 디지털 수신 신호에서 기설정된 대역의 신호만을 추출한다.
포멧 변환부(250)는 소프트웨어적인 연산 처리가 용이하도록 디지털 수신 신호의 값을 고정 소수점(fixed point) 형태에서 부동 소수점 값(floating point) 형태로 형변환한다.
펄스 압축부(260)는 형변환된 디지털 수신 신호의 펄스를 압축한다. 현재 레이더 시스템은 먼 거리까지 송신 신호를 송신할 수 있도록 송신 신호를 선형 주파수 변조(Linear Frequency Modulation : 이하 LFM)하여 송신한다. 그러나 LFM을 사용하지 않는 레이더 시스템에서는 LFM을 사용하는 시스템과 유사하게 거리 해상도를 향상시키기 위해 펄스 압축을 수행한다. 이에 펄스 압축부(260)는 디저털 수신 신호의 펄스를 압축하여 탐색기의 신호대 잡음비와 거리 해상도를 증가 시킨다.
상기한 바와 같이 본 발명의 탐색기의 수신기는 기존에 다수의 아날로그 소자를 통하여 수행을 하여야 하는 부분을 FPGA 등의 디지털 회로로 구현함으로써, 수신기의 제조 비용과 크기를 최소화 할 수 있다. 또한 디지털 수신부(200)가 신호 처리부(200)내에 구현될 수 있어 수신기의 크기를 더욱 소형화할 수 있다.
또한 아날로그 소자의 개수를 줄임에 따라 신호의 신뢰성, 동적영역, 오류가능성을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 W 대역의 아날로그 수신 신호를 인가받고, 국부 신호를 생성하며, 상기 수신 신호와 상기 국부 신호를 합성하여 상기 수신 신호를 지정된 중간 주파수 대역의 수신 신호로 하향 변환하는 초고주파 수신부;
    상기 중간 주파수 대역으로 하향 변환된 상기 수신 신호를 인가받아 디지털 신호로 변환하여 디지털 수신 신호를 생성하는 AD 컨버터;
    FPGA로 구현되어, 상기 디지털 수신 신호를 인가받고, 디지털 국부 신호를 생성하며, 상기 디지털 수신 신호와 상기 디지털 국부 신호를 합성하여, 기저대역의 디지털 수신 신호로 하향 변환하는 디지털 수신부; 및
    상기 기저대역의 디지털 수신 신호를 인가받아 기설정된 방식으로 분석하여, 표적을 탐지하는 신호 처리부; 를 포함하고,
    상기 디지털 수신부는
    상기 신호 처리부에서 인가되는 제어 신호에 응답하여 상기 디지털 국부 신호를 생성하는 디지털 국부 신호 생성부;
    상기 AD 컨버터에서 인가되는 상기 중간 주파수 대역의 상기 디지털 수신 신호와 상기 디지털 국부 신호 생성부에서 생성된 상기 디지털 국부 신호를 합성하여, 상기 디지털 수신 신호를 상기 기저대역의 신호로 하향 변환하는 디지털 혼합기;
    상기 기저대역 신호로 하향 변환된 상기 디지털 수신 신호에서 잡음을 제거하기 위해 필터링하는 디지털 필터부; 및
    상기 디지털 필터부에서 필터링된 고정 소수점 형태의 상기 디지털 수신 신호의 값을 상기 신호 처리부에서 지정된 부동 소수점 형태의 값으로 변환하는 포멧 변환부; 를 포함하며,
    상기 디지털 국부 신호 생성부는
    상기 신호 처리부에서 인가되는 제어 신호에 응답하여 기설정된 주파수를 갖는 디지털 클럭을 생성하는 수치 제어 발진기;
    상기 디지털 클럭을 인가받아 위상 및 주파수를 조절하여 상기 디지털 국부 신호를 생성하는 직접 디지털 합성기; 및
    상기 포멧 변환부에서 형변환된 상기 디지털 수신 신호를 인가받고, 탐색기의 거리 해상도를 높이기 위해, 상기 디지털 수신 신호에 대해 펄스 압축을 수행하는 펄스 압축부; 를 포함하고,
    상기 디지털 필터부는
    상기 기저대역 신호로 하향 변환된 상기 디지털 수신 신호를 다운 샘플링하여 고주파 잡음을 제거하는 CIC 필터; 및
    상기 CIC 필터에서 필터링된 상기 디지털 수신 신호에서 기설정된 주파수 대역의 신호를 추출하는 FIR 필터; 를 포함하는 특징으로 하는 탐색기용 수신기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020150020373A 2015-02-10 2015-02-10 W 대역 탐색기용 수신기 KR101721051B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150020373A KR101721051B1 (ko) 2015-02-10 2015-02-10 W 대역 탐색기용 수신기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150020373A KR101721051B1 (ko) 2015-02-10 2015-02-10 W 대역 탐색기용 수신기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160097906A KR20160097906A (ko) 2016-08-18
KR101721051B1 true KR101721051B1 (ko) 2017-04-10

Family

ID=56874369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150020373A KR101721051B1 (ko) 2015-02-10 2015-02-10 W 대역 탐색기용 수신기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101721051B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101908490B1 (ko) * 2018-03-02 2018-10-16 한화시스템 주식회사 누설 신호를 감소시킬 수 있는 w 대역 레이더 장치
KR101909678B1 (ko) * 2017-12-19 2018-10-18 한화시스템(주) W대역 fmcw레이더의 다이렉트 컨버전 수신기

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102011959B1 (ko) * 2018-06-14 2019-08-19 엘아이지넥스원 주식회사 펄스 압축 과정에서 간섭신호를 탐지하는 레이더 수신신호 처리 방법 및 그를 위한 장치
KR102233479B1 (ko) * 2019-01-24 2021-03-29 국방과학연구소 멀티스태틱 pcl 방식에 따라 표적의 위치를 탐지하기 위한 데이터를 제공하는 장치 및 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101130053B1 (ko) * 2012-01-09 2012-03-28 삼성탈레스 주식회사 밀리미터파 대역 수신기

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5815117A (en) * 1997-01-02 1998-09-29 Raytheon Company Digital direction finding receiver
KR100947215B1 (ko) 2008-02-12 2010-03-11 포항공과대학교 산학협력단 레이더 시스템의 ｒｆ 신호 송수신 장치 및 그 방법
KR100940918B1 (ko) * 2008-04-03 2010-02-08 (주)밀리시스 음영지역 탐지를 위한 펄스 압축 레이더의 펄스 파형 송신방법, 이를 이용한 펄스 압축 레이더 및 레이더 네트워크
KR101040256B1 (ko) * 2008-11-14 2011-06-09 엘아이지넥스원 주식회사 방탐 정확도가 향상된 신호 방향 탐지 시스템 및 그 방법
KR101454297B1 (ko) * 2012-04-02 2014-10-27 삼성탈레스 주식회사 고해상도 ｆｍｉｃｗ를 이용하는 미사일 요격 시스템 및 그 방법
KR20150012727A (ko) * 2013-07-26 2015-02-04 엘아이지넥스원 주식회사 레이더 수신기 및 이의 신호 처리 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101130053B1 (ko) * 2012-01-09 2012-03-28 삼성탈레스 주식회사 밀리미터파 대역 수신기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101909678B1 (ko) * 2017-12-19 2018-10-18 한화시스템(주) W대역 fmcw레이더의 다이렉트 컨버전 수신기
KR101908490B1 (ko) * 2018-03-02 2018-10-16 한화시스템 주식회사 누설 신호를 감소시킬 수 있는 w 대역 레이더 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160097906A (ko) 2016-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101721051B1 (ko) W 대역 탐색기용 수신기
US8593330B2 (en) Multichannel, multimode, multifunction L-band radio transceiver
CN109412628B (zh) 一种x波段宽带多波束数字接收系统及其信号处理方法
US7295145B2 (en) Selective-sampling receiver
KR101739964B1 (ko) 무선 주파수 신호 수신 장치 및 방법
KR101318882B1 (ko) 다중 변조를 갖는 간섭계 레이더 고도계 및 다중 변조를 갖는 간섭계 레이더 고도계를 통한 다중 변조 방법
Forouzandeh et al. Towards the improvement of frequency-domain chipless RFID readers
KR101130053B1 (ko) 밀리미터파 대역 수신기
KR101568239B1 (ko) 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법
CN112379370B (zh) 基于全硅基芯片的sar系统
KR101609831B1 (ko) 밀리미터파 탐색기용 디지털 수신 장치 및 방법
KR100721114B1 (ko) 고주파ｉｃ 및 ｇｐｓ수신기
US20110273274A1 (en) Transceiver which removes phase noise
KR100851888B1 (ko) 클러터와 송신 누설 전력 제거가 가능한 레이더
KR20200068586A (ko) 경로 손실 보상을 위한 임펄스 레이더 송수신기
KR101912519B1 (ko) 하이브리드 마이크로파 영상 시스템 및 이의 동작 방법
KR102152131B1 (ko) ka 대역의 다중채널을 갖는 밀리미터파 하향변환기 모듈
Jeon et al. Design of a 0.5–18 GHz wideband frequency down-converter module with a local circuit for an electronic support measurement system
KR101030746B1 (ko) 레이더 수신기 및 그 표적 탐지 방법
CN219435042U (zh) K波段相控阵雷达及安防设备
Li et al. Development of Active Radar Calibrator for L-, C-, X-, and Ka-band SAR
KR102611883B1 (ko) 다중 대역 레이다 표적 모의 장치 및 그 방법
KR102405095B1 (ko) 완전 디지털 레이더 시스템 및 이의 다중 채널 보정 방법
KR101485076B1 (ko) 은신 객체 탐지 시스템
RU2067770C1 (ru) Приемник аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200219

Year of fee payment: 4