KR101827954B1 - 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치 및 방법 - Google Patents

펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치 및 방법을 공개한다. 본 발명은 테스트 대상인 펄스 레이더 장치로부터 기설정된 주파수의 기준 클럭 신호를 인가받아 위상 변조하여 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 위상 클럭 신호를 생성하는 위상 조절부, 복수개의 위상 클럭 신호 각각에 응답하여, 펄스 레이더 장치에서 인가되는 기준 타이밍 신호의 활성화를 판별하기 위해 래치하는 에지 감지부, 에지 감지부에서 래치된 복수개의 기준 타이밍 신호를 결합하여, 래치된 복수개의 기준 타이밍 신호 중 가장 먼저 활성화된 기준 타이밍 신호에 응답하여 활성화되는 트리거 신호를 생성하는 신호 결합부, 트리거 신호를 기설정된 시간 지연하여 지연 트리거 신호를 출력하는 가변 지연부 및 트리거 신호에 응답하여, 펄스 레이더 장치의 송신 신호에 대응하는 가상 수신 신호를 생성하여 출력하는 가상 신호 생성부를 포함한다.

Description

펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치 및 방법{HIGH PRECISION DELAY APPARATUS AND METHOD FOR TESTING PULSE RADAR APPARATUS}
본 발명은 신호 지연 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 신호 지연 장치 및 방법에 관한 것이다.
레이더 장치는 안테나를 통해 신호를 방사하고, 방사된 신호가 표적에 반사되어 수신되는 신호를 감지하여 표적의 위치를 판별한다. 이때 동일한 안테나를 통해 신호를 송신 및 수신하는 레이더 장치는 일반적으로 펄스 신호를 방사 및 수신하도록 구성되고, 펄스 신호가 방사된 후 수신 신호가 수신될 때까지의 시간 차를 분석하여 표적과의 거리를 판단한다. 레이더 장치는 표적과의 거리(R)를 시간차(T)*빛의 속도(C)/2 (R = TC/2) 로 계산하여 판단한다. 즉 표적과의 거리(R)는 시간차(T)에 비례한다. 여기서 시간차(T)*빛의 속도(C)를 2로 나누는 것은 시간차(T)가 실제 신호가 방사되어 수신될 때까지의 시간이 방사된 신호가 표적에 도달하고 수신되는 왕복 시간이기 때문이다.
레이더 장치는 그 활용 용도를 고려할 때, 높은 신뢰성과 정확도가 요구된다. 따라서 운용 전 또는 운용 중에도 정확도에 대한 테스트가 수행될 필요가 있다. 일반적으로 레이더 장치의 테스트는 별도의 테스트 시스템 구비된 공간에서 테스트를 수행하는 외부 테스트 방식이 수행되고 있다.
외부 테스트 방식은 시간적, 공간적 제약 및 전력 소모량 등을 고려하여, 테스트 대상인 레이더 장치가 송신 신호로서 펄스 신호를 방사하면, 테스트 시스템에 구비된 지연 장치가 레이더 장치가 신호를 방사한 타이밍으로부터 테스트 거리에 대응하는 시간만큼 지연한 후에 레이더 장치로 가상 반사 신호를 전송하여 수행된다. 그리고 테스트 시스템의 검증 장치는 레이더 장치가 판단한 표적과의 거리가 테스트 거리와 매칭되는지 여부를 분석하여 매칭되면, 레이더 장치가 정상인 것으로 판단한다. 여기서 테스트 시스템은 지연 장치가 가상 반사 신호를 생성하는 타이밍을 조절함으로써, 테스트 거리를 가변할 수 있다.
따라서 테스트의 정확도는 레이더 장치에서 펄스 신호가 발생된 타이밍을 지연 장치가 얼마나 정확하게 판별하고, 지연하여 가상 반사 신호를 생성할 수 있는지 여부에 따라 달라지게 된다.
도1 은 기존의 펄스 레이더 장치의 검사 시스템의 일예를 나타낸다.
도1 에 도시된 바와 같이, 기존의 펄스 레이더 장치의 테스트 시스템에서 테스트 대상이 되는 레이더 장치(10)는 지연 장치(20)로 기준 타이밍 신호(STP)와 함께 기준 클럭 신호(Rclk)를 전송하고, 지연 장치(20)는 가상 반사 신호(VRx)를 레이더 장치(20)로 전송한다.
여기서 기준 타이밍 신호(STP)는 레이더 장치(10)에서 송신 신호(Tx)의 펄스 발생 타이밍과 동일한 타이밍에 생성되는 펄스 형태로 생성되는 신호이다. 최근 다수의 레이더 장치(20)가 도1 에 도시된 바와 같이, 펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency : 이하 PRF) 신호를 송신 신호(Tx)로 이용한다. 그러나 지연 장치(10)가 레이더 장치(20)로부터 방사되는 PRF 신호의 타이밍을 고정밀도로 정확하게 감지 및 판별하는 것은 어렵다. 그리고 레이더 장치(20)가 테스트를 위해 고출력의 송신 신호(Tx)를 출력하는 것은 전력 소비의 측면에서도 바람직하지 않다. 이에 지연 장치(10)는 레이더 장치(20)로부터 송신 신호(Tx)를 직접 인가받는 대신, 기준 타이밍 신호(STP)를 인가받아, 송신 신호(Tx)의 펄스 발생 타이밍을 판별하도록 구성된다. 기준 타이밍 신호(STP)는 테스트를 위한 신호로 별도로 생성될 수도 있으나, 일반적으로 레이더 장치(20)가 내부에서 송신 신호의 생성 타이밍을 지정하기 위해 이용하는 신호를 기준 타이밍 신호(STP)로 사용할 수 있다.
또한 기준 클럭 신호(Rclk)는 레이더 장치(20)의 동작 속도를 지정하는 클럭 신호이다. 지연 장치(10)는 레이더 장치(20)와의 주파수 동기를 위해 레이더 장치(20)로부터 기설정된 주파수의 기준 클럭 신호(Rclk)를 인가받아 구동된다.
지연 장치(10)는 기준 타이밍 신호(STP)의 레벨을 기준 클럭 신호(Rclk)의 상승 에지 또는 하강 에지에 래치하여 판별한다. 즉 지연 장치(10)는 기준 클럭 신호(Rclk)에 기반하여 기준 타이밍 신호(STP)를 판별하게 된다.
그러나 레이더 장치(20)에서 지연 장치(10)로 전송되는 기준 타이밍 신호(STP)와 기준 클럭 신호(Rclk)의 전송 경로가 서로 상이하여, 기준 타이밍 신호(STP)와 기준 클럭 신호(Rclk) 사이에 위상차가 발생하는 경우 및 생산에 따른 (케이블류 등을 포함하는 물리적인 경로) 가공오차가 빈번하게 발생하는 문제가 있었다. 기준 타이밍 신호(STP)와 기준 클럭 신호(Rclk)의 에지가 정확하게 매칭되지 않는 경우, 기준 타이밍 신호(STP)의 레벨 변화가 기준 클럭 신호(Rclk)의 다음 상승 에지 또는 하강 에지에서 판별되므로, 기준 클럭 신호(Rclk)를 기준으로 1 클럭 주기 이내로 기준 타이밍 신호(STP)의 레벨 판별 지연이 발생할 수 있다.
만일 기준 클럭 신호(Rclk)의 주파수(Frclk)가 100MHz 로 가정할 때, 기준 클럭 신호(Rclk)의 1주기(Trclk)는 10ns 이며, 상기한 표적과의 거리(R) 계산 공식에 오차로 발생할 수 있는 최대값인 기준 클럭 신호의 1주기(Trclk)를 대입하면, 표적과의 거리 오차(ΔR)은 ΔR = Trclk * C / 2 = 1.5m 로 계산된다. 1.5m 의 거리 오차(ΔR)는 통상적으로 수 Km ~ 수십 Km 의 거리를 감지하는 일반적인 레이더에서 무시할 수 있는 수준이다. 따라서 일반적인 레이더 장치에서는 기준 클럭 신호가 100MHz 의 주파수로 생성되더라도 문제가 되지 않는다.
그러나 최근에는 레이더 장치에 대해 1.5m 이하의 거리 해상도를 요구되고 있다. 특히 합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar : 이하 SAR)와 같은 레이더는 반사파를 분석하여, 고정밀도의 정밀 이미지를 획득하는 형태의 레이더로서 매우 높은 거리 해상도를 요구하고 있으며, 1.5m 의 거리 오차(ΔR)는 표적 탐지 실패와 같은 매우 심각한 문제를 유발할 수 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해서는 기준 클럭 신호(Rclk)의 주파수(Frclk)를 상향해야 하지만, 이 경우 레이더 장치 및 지연 장치 내부의 디지털 회로의 동작 속도가 함께 높아져야 하므로, 고가의 장비를 필요로 하는 문제가 있다.
한국 등록 특허 제10-1287973호 (2013.07.15 등록)
본 발명의 목적은 기준 클럭 신호의 주파수를 높이지 않고도 가상 반사 신호를 매우 정밀하게 고정밀도로 지연하여 출력할 수 있는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치는 테스트 대상인 펄스 레이더 장치로부터 기설정된 주파수의 기준 클럭 신호를 인가받아 위상 변조하여 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 위상 클럭 신호를 생성하는 위상 조절부; 상기 복수개의 위상 클럭 신호 각각에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치에서 인가되는 기준 타이밍 신호의 활성화를 판별하기 위해 래치하는 에지 감지부; 상기 에지 감지부에서 래치된 복수개의 상기 기준 타이밍 신호를 결합하여, 래치된 복수개의 상기 기준 타이밍 신호 중 가장 먼저 활성화된 기준 타이밍 신호에 응답하여 활성화되는 트리거 신호를 생성하는 신호 결합부; 상기 트리거 신호를 기설정된 시간 지연하여 지연 트리거 신호를 출력하는 가변 지연부; 및 상기 지연 트리거 신호에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치의 송신 신호에 대응하는 가상 수신 신호를 생성하여 출력하는 가상 신호 생성부; 를 포함한다.
상기 위상 조절부는 상기 기준 클럭 신호를 반전하여 반전 기준 클럭 신호를 출력하는 인버터; 상기 기준 클럭 신호를 각각 180도 이내로 서로 다른 기설정된 위상만큼 위상 변조하여 출력하는 복수개의 위상 변조기를 구비하는 제1 위상 변조기 그룹; 및 상기 제1 위상 변조기 그룹의 복수개의 위상 변조기와 동일한 개수의 위상 변조기를 구비하여, 상기 반전 기준 클럭 신호를 각각 180도 이내로 서로 다른 기설정된 위상만큼 위상 변조하여 출력하는 제2 위상 변조기 그룹; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 에지 감지부는 상기 복수개의 위상 클럭 신호 중 대응하는 위상 클럭 신호를 인가받고, 상기 대응하는 위상 클럭 신호의 상승 에지 또는 하강 에지 중 하나에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치의 상기 송신 신호의 펄스 타이밍을 지정하는 상기 기준 타이밍 신호를 래치하는 복수개의 에지 판별기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가변 지연부는 상기 트리거 신호를 상기 펄스 레이더 장치를 검사하기 위해 설정된 가상 표적의 거리에 대응하는 지연 시간만큼 가변 지연하여 상기 지연 트리거 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 가상 신호 생성부는 상기 지연 트리거 신호에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치의 펄스 파형의 상기 송신 신호에 대응하는 펄스 파형의 상기 가상 수신 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정밀도 지연 장치는 상기 펄스 레이더 장치로부터 상기 기준 타이밍 신호를 인가받아, 전송 과정에서 발생된 감쇠 및 왜곡을 복원하여 상기 에지 감지부로 전송하는 리피터; 및 상기 펄스 레이더 장치로부터 인가된 상기 기준 클럭 신호를 상기 위상 조절부의 복수개의 위상 변조기로 분배하는 분배기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 방법은 펄스 파형의 송신 신호를 방사하는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치의 고정밀도 지연 방법에 있어서, 상기 지연 장치가 상기 펄스 레이더 장치로부터 기설정된 주파수의 기준 클럭 신호를 인가받아 위상 변조하여 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 위상 클럭 신호를 생성하는 단계; 상기 지연 장치가 상기 복수개의 위상 클럭 신호 각각에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치에서 인가되는 기준 타이밍 신호의 활성화를 판별하기 위해 래치하는 단계; 상기 지연 장치가 래치된 복수개의 상기 기준 타이밍 신호를 결합하여, 래치된 복수개의 상기 기준 타이밍 신호 중 가장 먼저 활성화된 기준 타이밍 신호에 응답하여 활성화되는 트리거 신호를 생성하는 단계; 상기 지연 장치가 상기 트리거 신호를 기설정된 시간 지연하여 지연 트리거 신호를 출력하는 단계; 및 상기 지연 장치가 상기 지연 트리거 신호에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치의 송신 신호에 대응하는 가상 수신 신호를 생성하여 출력하는 단계; 를 포함한다.
상기 복수개의 위상 클럭 신호를 생성하는 단계는 상기 기준 클럭 신호를 반전하여 반전 기준 클럭 신호를 출력하는 단계; 상기 기준 클럭 신호를 각각 180도 이내로 서로 다른 기설정된 위상만큼 위상 변조하여 상기 복수개의 위상 클럭 신호를 출력하는 단계; 및 상기 반전 기준 클럭 신호를 각각 180도 이내로 서로 다른 기설정된 위상만큼 위상 변조하여 상기 복수개의 위상 클럭 신호를 출력하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 래치하는 단계는 상기 복수개의 위상 클럭 신호 중 대응하는 위상 클럭 신호를 인가받는 단계; 상기 대응하는 위상 클럭 신호의 상승 에지 또는 하강 에지 중 하나에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치의 상기 송신 신호의 펄스 타이밍을 지정하는 상기 기준 타이밍 신호를 래치하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지연 트리거 신호를 출력하는 단계는 상기 트리거 신호를 상기 펄스 레이더 장치를 검사하기 위해 설정된 가상 표적의 거리에 대응하는 지연 시간만큼 가변 지연하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치 및 방법은 기준 클럭 신호의 주파수가 낮은 경우에도, 측정하고자 하는 거리에 대응하는 정확한 가상 수신 신호를 고정밀도로 생성하여 전송할 수 있어, 매우 정확하게 펄스 레이더 장치의 측정 거리를 검사할 수 있도록 한다. 또한 기존의 테스트 장치로도 고정밀도 펄스 레이더 시스템을 측정할 수 있어, 테스트 장치의 제조 비용을 저감할 수 있다.
도1 은 기존의 펄스 레이더 장치의 검사 시스템의 일예를 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치를 나타낸다.
도3 은 도2 의 지연 장치의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도4 는 본 발명의 지연 장치가 기준 타이밍 신호를 감지하는 타이밍을 기존의 지연 장치와 비교하여 나타낸 도면이다.
도5 내지 도7 은 도3 의 지연 장치가 기준 타이밍 신호를 래치하는 다양한 경우의 예를 나타낸다.
도8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 방법을 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.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치를 나타낸다.
도2 를 참조하면, 본 발명의 지연 장치(100)는 리피터(110), 위상 조절부(120), 에지 판별부(130), 신호 결합부(140), 가변 지연부(150) 및 가상 신호 생성부(160)를 구비한다.
우선 리피터(110)는 테스트 대상인 대상인 레이더 장치로부터 기준 타이밍 신호(STP)를 인가받아, 전송되는 동안 감쇠된 기준 타이밍 신호(STP)를 복원하여 에지 판별부(150)로 전송한다. 여기서 기준 타이밍 신호(STP)는 상기한 바와 같이, 레이더 장치에서 송신 신호(Tx)의 펄스 발생 타이밍과 동일한 타이밍에 생성되는 펄스 형태로 생성되는 신호로서, 일예로 레이더 장치가 내부에서 송신 신호의 생성 타이밍을 지정하기 위해 이용하는 신호가 기준 타이밍 신호(STP)로 사용될 수 있다.
그리고 리피터(100)는 기준 타이밍 신호(STP)를 복원하기 위한 구성이므로, 지연 장치(100)가 레이더 장치와 가깝게 배치되어 기준 타이밍 신호(STP)의 감쇠가 크지 않은 경우에는 생략될 수 있다.
위상 조절부(120)는 복수개의 위상 변조기를 구비하고, 복수개의 위상 변조기 각각은 기준 클럭 신호를 인가받는다. 그리고 복수개의 위상 변조기 각각은 인가된 기준 클럭 신호(Rclk)를 각각 위상 변조하여 서로 다른 위상을 갖는 위상 클럭 신호(Pclk)를 출력한다. 이때 위상 조절부(120)는 서로 균등한 위상차를 갖는 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk)를 출력하도록 구성될 수 있다. 일예로 위상 조절부(120)는 45도의 위상차를 갖는 8개의 위상 클럭 신호(Pclk)를 출력하도록 구성될 수 있다.
에지 판별부(130)는 복수개의 에지 판별기를 구비하고, 복수개의 에지 판별기 각각은 기준 타이밍 신호(STP)와 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk) 중 대응하는 위상 클럭 신호를 인가받는다. 그리고 대응하는 위상 클럭 신호의 상승 에지 또는 하강 에지 중 지정된 하나의 에지에 응답하여 기준 타이밍 신호(STP)를 래치하여 타이밍 판별 신호(TSTP)를 출력한다. 에지 판별부(130)의 복수개의 에지 판별기가 위상차를 갖고 인가되는 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk) 각각에 응답하여, 기준 타이밍 신호(STP)를 래치하므로, 동일한 기준 타이밍 신호(STP)에 대해서도 복수개의 타이밍 판별 신호(TSTP)는 서로 다른 타이밍에 활성화된다. 일예로, 기준 타이밍 신호(STP)가 기준 클럭 신호(Rclk)를 기준으로 60도 위상차를 갖고 활성화되는 경우에, 45도 위상차를 위상 클럭 신호(Pclk) 중 90도 위상 지연된 위상 클럭 신호(Pclk)를 인가받는 에지 판별기가 가장 먼저 활성화된 타이밍 판별 신호(TSTP)를 출력하고, 이후 135도, 180도 순서로 위상 클럭 신호(Pclk)를 인가받는 에지 판별기가 순차적으로 활성화된 타이밍 판별 신호(TSTP)를 출력한다.
여기서 복수개의 에지 판별기는 래치(Latch)로 구현될 수 있다.
신호 결합부(140)는 에지 판별부(130)에서 출력되는 복수개의 타이밍 판별 신호(TSTP)를 결합하여, 트리거 신호(TS)를 출력한다. 여기서 신호 결합부(140)는 복수개의 타이밍 판별 신호(TSTP) 중 적어도 하나의 신호가 활성화되면, 활성화된 타이밍 판별 신호(TSTP)에 응답하여 트리거 신호(TS)를 출력하도록 구성될 수 있다. 신호 결합부(140)가 복수개의 타이밍 판별 신호(TSTP)를 결합하여 트리거 신호(TS)를 생성하므로, 트리거 신호(TS)는 가장 빠르게 활성화되는 타이밍 판별 신호(TSTP)에 응답하여 활성화된다.
여기서 신호 결합부(140)는 기준 클럭 신호(Rclk)에 기반하여 동작하는 디지털 회로로 구현되는 경우, 또다시 트리거 신호(TS)에 오차가 발생할 가능성이 있다. 이에 신호 결합부(140)는 아날로그 회로로 구현되는 것이 바람직하다.
한편 가변 지연부(160)는 신호 결합부(140)에서 출력되는 트리거 신호(TS)를 테스트를 위해 지정된 지연 시간만큼 지연하여 출력한다. 여기서 지연 시간은 펄스 레이더 시스템에서 설정된 레이더 장치와 가상의 표적 사이의 거리(R)에 대응하여 지정되는 시간으로 가상 표적과의 거리(R)에 따라 가변될 수 있다. 그리고 지연 시간은 테스트 시스템의 검증 장치(미도시)로부터 인가될 수 있다. 가변 지연부(150)는 가변 지연 수단을 구비하여, 트리거 신호(TS)를 검증 장치에서 인가되는 지연 시간 대응하는 시간만큼 지연하여 지연 트리거 신호(DTS)를 출력한다. 가변 지연 수단 각각은 일예로 가변 지연 체인으로 구현될 수 있다.
그리고 가상 신호 생성부(160)는 지연 트리거 신호(DTS)에 응답하여, 레이더 장치의 송신 신호(Tx)에 대응하는 가상 수신 신호(VRx)를 생성하여 출력한다. 가상 신호 생성부(160)는 지연 트리거 신호(DTS)가 활성화되면, 송신 신호(Tx)와 동일한 형태의 PRI 신호인 가상 수신 신호(VRx)를 생성함으로써, 제한된 공간인 테스트 공간에서 레이더 장치가 가상 수신 신호(VRx)를 표적에 반사되어 인가된 수신 신호로 인식하도록 한다.
결과적으로 본 발명의 지연 장치(100)는 기준 클럭 신호(Rclk)로부터 위상차를 갖는 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk)를 획득하고, 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk)를 이용하여 기준 타이밍 신호(STP)를 감지함으로써, 기준 타이밍 신호(STP)의 레벨 변화를 매우 정확하게 판별할 수 있도록 한다. 즉 기존의 지연 장치는 기준 클럭 신호(Rclk)의 1클럭 주기 이내의 오차를 갖고, 기준 타이밍 신호(STP)의 레벨을 판별할 수 있는 반면, 본 발명에 따른 지연 장치는 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk)의 위상차 범위 이내의 오차를 갖고 기준 타이밍 신호(STP)의 레벨을 판별할 수 있다.
일예로 기존의 지연 장치(10)는 기준 클럭 신호(Rclk)의 주파수(Frclk)가 100MHz인 경우에 상기한 바와 같이, 360도 위상 차를 갖는 1 클럭 주기인 10ns 이후에 다시 기준 타이밍 신호(STP)를 감지함으로써 1.5m 의 오차가 발생할 수 있었다. 그러나 본 발명의 지연 장치(100)는 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk) 사이의 위상차가 45도인 경우, 기준 클럭 신호(Rclk)의 1 클럭 주기 이내에 8번 기준 타이밍 신호(STP)를 감지할 수 있으므로, 1.25ns 단위로 기준 타이밍 신호(STP)를 감지할 수 있다. 따라서 기준 클럭 신호(Rclk)의 변경 없이도 거리 오차를 1.5m / 8 = 0.1875m로 줄일 수 있다. 그리고 위상 조절부(120)가 구비하는 위상 변조기의 개수를 증가하여, 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk) 사이의 위상차를 더 줄이는 경우, 더욱 정밀하게 거리 오차를 줄일 수 있다. 즉 기준 클럭 신호(Rclk)를 800MHz의 주파수로 상향한 것과 동등한 효과를 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 지연 장치(100)는 기준 타이밍 신호(STP)에 기초하여 매우 정확한 고정밀도의 가상 수신 신호(VRx)를 생성할 수 있어, 레이더 장치의 테스트 정확도를 크게 향상 시킬 수 있다. 또한 테스트 시스템의 레이더 장치나 테스트 장치 모두 기준 클럭 신호(Rclk)의 주파수를 그대로 이용하므로, 고가의 장비로 변경하지 않고서도 정확한 지연 신호를 생성할 수 있다.
상기에서는 가변 지연부(160)가 신호 결합부(140)에서 출력되는 트리거 신호(TS)를 지연하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서 가변 지연부(160)는 에지 판별부(130)와 신호 결합부(140) 사이에 배치되어, 복수개의 타이밍 판별 신호(TSTP)를 각각 지연하여 신호 결합부(140)로 전달하도록 구성될 수도 있다. 다만, 이 경우 가변 지연부(160)는 복수개의 타이밍 판별 신호(TSTP)를 각각 지연하기 위해 가변 지연 수단이 복수개로 구비되어야 하므로 비용이 증가될 수 있다. 따라서 신호 결합부(140)에서 결합된 신호를 지연하도록 가변 지연부(160)는 신호 결합부(140) 이후에 배치되는 것이 바람직하다.
또한 지연 장치(100)는 위상 조절부(120)의 복수개의 위상 변조기로 인가되는 기준 클럭 신호(Rclk)의 안정성을 향상 시키기 위해, 레이더 장치로부터 기준 클럭 신호(Rclk)를 인가받아 복수개로 분배하여, 복수개의 기준 클럭 신호(Rclk)를 위상 조절부(120)로 전달하는 분배기(120)를 더 포함 할 수 있다.
도3 은 도2 의 지연 장치의 상세 구성을 나타낸 도면이고, 도4 는 본 발명의 지연 장치가 기준 타이밍 신호를 감지하는 타이밍을 기존의 지연 장치와 비교하여 나타낸 도면이다.
도3 에서는 지연 장치(100)가 서로 45도 위상차를 갖는 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk)를 생성하여 기준 타이밍 신호(STP)를 감지하는 것으로 가정하여 설명한다.
이에 도3 에서는 위상 조절부(120)와 에지 감지부(130)가 각각 8개의 위상 변조기(121 ~ 128)과 8개의 에지 감지기(131 ~ 138)를 구비하는 것으로 도시하였다.
특히 위상 조절부(120)는 인버터(IV)를 더 구비하고, 각각 4개의 위상 변조기((121 ~ 124), (125 ~ 128))를 구비하는 2개의 위상 변조기 그룹으로 구분한다. 그리고 제1 위상 변조기 그룹의 4개의 위상 변조기(121 ~ 124)는 기준 클럭 신호(Rclk)를 그대로 인가받아 위상 변조하는 반면, 제2 위상 변조기 그룹의 4개의 위상 변조기(125 ~ 128)는 인버터(IV)에서 반전된 반전 기준 클럭 신호(Rclkb)를 인가받아 위상 변조한다.
도4 에 도시된 바와 같이, 제1 위상 변조기 그룹의 4개의 위상 변조기(121 ~ 124)와 제2 위상 변조기 그룹의 4개의 위상 변조기(125 ~ 128)는 각각 기준 클럭 신호(Rclk)와 반전 기준 클럭 신호(Rclkb)를 45도 위상차를 갖도록 변조하여 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk)를 생성한다.
제1 및 제5 위상 변조기(121, 125)는 기준 클럭 신호(Rclk)와 반전 기준 클럭 신호(Rclkb)를 45도 위상 변조하고, 제2 및 제6 위상 변조기(122, 126)는 기준 클럭 신호(Rclk)와 반전 기준 클럭 신호(Rclkb)를 90도 위상 변조하며, 제3 및 제7 위상 변조기(123, 127)는 기준 클럭 신호(Rclk)와 반전 기준 클럭 신호(Rclkb)를 135도 위상 변조하고, 제4 및 제8 위상 변조기(121, 125)는 기준 클럭 신호(Rclk)와 반전 기준 클럭 신호(Rclkb)를 45도 위상 변조하여, 위상 클럭 신호(Pclk1 ~ Pclk8)를 출력한다.
인버터(IV)가 기준 클럭 신호(Rclk)를 180도 위상차를 갖도록 위상 반전하여 반전 기준 클럭 신호(Rclkb)를 출력하므로, 제2 위상 변조기 그룹의 4개의 위상 변조기(125 ~ 128)가 반전 기준 클럭 신호(Rclkb)를 45도, 90도, 135도, 180도 위상 변조하면, 실제로는 기준 클럭 신호(Rclk)를 225도, 270도, 315도 및 360도 위상 변조한 것과 동일한 위상 클럭 신호(Pclk5 ~ Pclk8)를 출력할 수 있다.
위상 조절부(120)는 인버터(IV)를 구비하지 않고, 8개의 위상 변조기(121 ~ 128)가 기준 클럭 신호(Rclk)를 각각 45도, 90도, 135도, 180도, 225도, 270도, 315도 및 360도 위상 변조하도록 구성할 수도 있으나, 인버터(IV)를 구비하여, 기준 클럭 신호(Rclk)를 180도 위상 변조한 후, 45도, 90도, 135도, 180도 위상 변조하도록 구성하는 것이 더 정확한 위상 변조를 수행할 수 있고, 동일한 위상 변조기를 중복 이용할 수 있어 효용성이 높다.
한편 에지 감지부(130)의 8개의 에지 감지기(131 ~ 138) 각각은 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk1 ~ Pclk8) 중 대응하는 위상 클럭 신호를 인가받고, 인가된 위상 클럭 신호의 상승 에지 또는 하강 에지(도4 에서는 일예로 상승 에지)에 응답하여, 리피터(110)에서 전송된 기준 타이밍 신호(STP)를 래치하여, 레벨을 판별한다.
도4 를 참조하면, 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk1 ~ Pclk8)는 45도 위상차를 갖는 신호이므로, 8개의 에지 감지기(131 ~ 138) 각각은 비록 기준 클럭 신호(Rclk)의 1 클럭 주기에 대응하는 시간 간격으로 기준 타이밍 신호(STP)를 래치하지만, 에지 감지부(130) 전체로는 기준 클럭 신호(Rclk)의 1 클럭 주기 시간 간격에 기준 타이밍 신호(STP)를 8회 래치하는 것과 동일한 결과를 도출한다. 따라서, 매우 정밀하게 기준 타이밍 신호(STP)의 에지인 활성화 타이밍을 판별할 수 있다.
위상 조절부(120)는 복수개의 위상 변조기를 구비하고, 복수개의 위상 변조기 각각은 분배기(120)에서 분배된 복수개의 기준 클럭 신호(Rclk) 중 대응하는 기준 클럭 신호를 인가받는다. 그리고 복수개의 위상 변조기 각각은 인가된 기준 클럭 신호(Rclk)를 각각 서로 다르게 지연하여 서로 다른 위상을 갖는 위상 클럭 신호(Pclk)를 출력한다. 이때 위상 조절부(120)는 서로 균등한 위상차를 갖는 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk)를 출력하도록 구성될 수 있다. 일예로 위상 조절부(120)는 45도의 위상차를 갖는 8개의 위상 클럭 신호(Pclk)를 출력하도록 구성될 수 있다.
그리고 도3 에서는 동작 개념을 이해하기 쉽도록 신호 결합부(140)에 구비되는 3개의 신호 결합기(141 ~ 143)가 각각 논리합 게이트인 것으로 도시하였으나, 신호 결합부(140)는 논리 게이트 소자로 구성되지 않는다. 다만 신호 결합부(140)는 도3 에서와 같이 복수개의 신호 결합기(141 ~ 143)를 통해 결합되도록 함으로써, 각 회로의 입력 단자의 수를 줄임으로써, 설계 및 구현을 용이하게 할 수 있다. 도3 에서는 일예로 3개의 신호 결합기(141 ~ 143)를 도시하였으나, 신호 결합기의 개수는 다양하게 조절될 수 있다.
도5 내지 도7 은 도3 의 지연 장치가 기준 타이밍 신호를 래치하는 다양한 경우의 예를 나타낸다.
도5 는 기준 타이밍 신호(STP)의 상승 에지가 기준 클럭 신호(Rclk)의 상승 에지와 동일한 타이밍에 발생되는 경우를 나타낸다. 도5 에서와 같이 기준 타이밍 신호(STP)가 활성화되는 상승 에지의 타이밍이 기준 클럭 신호(Rclk)의 상승 에지와 동일한 타이밍에 발생되는 경우, 기준 타이밍 신호(STP) 대비 360도(= 0도) 위상 변환된 제8 위상 클럭 신호(Pclk8)를 인가받는 제8 에지 감지기(138)가 가장 먼저 기준 타이밍 신호(STP)의 활성화를 감지하게 된다. 그리고 제8 에지 감지기(138)가 기준 타이밍 신호(STP)의 활성화를 감지하는 시점은 기존에 기준 클럭 신호(Rclk)를 이용하여 기준 타이밍 신호(STP)의 활성화를 감지하는 시점과 동일하다. 따라서 기준 타이밍 신호(STP)의 상승 에지가 기준 클럭 신호(Rclk)의 상승 에지와 동일한 타이밍에 발생되는 경우에는 본 발명과 기존의 지연 장치(10) 사이에 차이가 없다.
그러나 도6 에 도시된 바와 같이, 기준 타이밍 신호(STP)의 상승 에지가 기준 클럭 신호(Rclk)의 상승 에지보다 조금이라도 늦게 인가되는 경우(도6 에서는 기준 클럭 신호(Rclk)의 45도와 90도 위상 차 사이의 위상차), 기존의 지연 장치(10)는 기준 클럭 신호(Rclk)의 1클럭 주기 이후에 기준 타이밍 신호(STP)의 상승 에지를 감지하게 되는 반면, 본 발명에서는 90도 위상 변조된 제2 위상 클럭 신호(Pclk2)를 인가받는 제2 에지 감지기(132)가 가장 먼저 기준 타이밍 신호(STP)의 활성화를 감지하게 된다. 따라서, 기존의 지연 장치(10)에 비해 기준 클럭 신호(Rclk)를 기준으로 3/4 클럭 주기 이상 앞서 기준 타이밍 신호(STP)의 활성화를 감지하여, 가상 반사 신호를 생성할 수 있다.
유사하게 도7 에서는 기준 타이밍 신호(STP)의 상승 에지가 기준 클럭 신호(Rclk)의 상승 에지와 135도 위상차를 갖는 경우를 나타내며, 이 경우에도 본 발명의 지연 장치(100)는 기준 타이밍 신호(STP)가 활성화되는 즉시 기준 타이밍 신호(STP)의 활성화를 감지할 수 있음을 알 수 있다.
상기에서는 일예로 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk)가 45도 위상차를 갖는 것으로 가정하였으므로, 기준 타이밍 신호(STP)가 활성화되는 타이밍을 감지하는 오차를 기존에 비해 1/8 수준으로 줄일 수 있는 것으로 도시하였으나, 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk)의 위상차가 줄어 들수록 더욱 정밀하게 기준 타이밍 신호(STP)가 활성화되는 타이밍을 감지하는 오차를 줄일 수 있다. 예로서, 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk)가 30도 위상차를 갖는 경우, 기준 타이밍 신호(STP)가 활성화되는 타이밍을 감지하는 오차를 기존에 비해 1/12 수준으로 줄일 수 있다.
도8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 방법을 나타낸다.
도2 내지 도7 을 참조하여 도8 의 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 방법을 설명하면, 우선 지연 장치(100)는 테스트 대상인 펄스 레이더 장치로부터 기준 클럭 신호(Rclk)를 수신한다(S10). 그리고 지연 장치(100)의 위상 조절부(120)가 수신된 기준 클럭 신호(Rclk)를 위상 변조하여, 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk1 ~ Pclk8)를 생성한다(S20). 이때 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk1 ~ Pclk8)는 순차적으로 기설정된 균일한 위상차를 갖도록 생성된다.
그리고 에지 감지부(130)는 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk1 ~ Pclk8) 각각에 응답하여, 펄스 레이더 장치에서 인가되는 기준 타이밍 신호(STP)를 래치하여 기준 타이밍 신호(STP)의 에지를 감지한다(S30). 복수개의 위상 클럭 신호(Pclk1 ~ Pclk8)가 서로 다른 위상을 갖고 있으므로, 에지 감지부(130)의 복수개의 에지 감지기(131 ~ 138)은 서로 다른 타이밍에 기준 타이밍 신호(STP)의 에지를 감지하여 기준 타이밍 신호(STP)의 활성화 타이밍을 판별할 수 있다. 이에 신호 결합부(140)는 에지 감지부(130)에서 래치된 기준 타이밍 신호(STP)를 결합하여, 가장 먼저 에지가 감지된 타이밍을 기반으로 트리거 신호(TS)를 생성한다(S40).
한편, 생성된 트리거 신호(TS)를 인가받는 가변 지연부(150)는 펄스 레이더 장치의 테스트를 위해 지정된 가상 표적의 거리에 대응하는 지연 시간만큼 트리거 신호(TS)를 지연하여 지연 트리거 신호를 생성한다(S50). 그리고 가상 신호 생성부(160)는 지연 트리거 신호(DTS)에 응답하여, 레이더 장치의 송신 신호(Tx)가 가상의 표적에 반사되어 전송되는 것을 모의한 가상 수신 신호(VRx)를 생성하여 레이더 장치로 전송한다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행 시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 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 (10)

  1. 테스트 대상인 펄스 레이더 장치로부터 기설정된 주파수의 기준 클럭 신호를 인가받아 위상 변조하여 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 위상 클럭 신호를 생성하는 위상 조절부;
    상기 복수개의 위상 클럭 신호 각각에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치에서 인가되는 기준 타이밍 신호의 활성화를 판별하기 위해 래치하는 에지 감지부;
    상기 에지 감지부에서 래치된 복수개의 상기 기준 타이밍 신호를 결합하여, 래치된 복수개의 상기 기준 타이밍 신호 중 가장 먼저 활성화된 기준 타이밍 신호에 응답하여 활성화되는 트리거 신호를 생성하는 신호 결합부;
    상기 트리거 신호를 기설정된 시간 지연하여 지연 트리거 신호를 출력하는 가변 지연부; 및
    상기 지연 트리거 신호에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치의 송신 신호에 대응하는 가상 수신 신호를 생성하여 출력하는 가상 신호 생성부;를 포함하되,
    상기 위상 조절부는 상기 기준 클럭 신호를 반전하여 반전 기준 클럭 신호를 출력하는 인버터, 상기 기준 클럭 신호를 각각 180도 이내로 서로 다른 기설정된 위상만큼 위상 변조하여 출력하는 복수개의 위상 변조기를 구비하는 제1 위상 변조기 그룹 및 상기 제1 위상 변조기 그룹의 복수개의 위상 변조기와 동일한 개수의 위상 변조기를 구비하여, 상기 반전 기준 클럭 신호를 각각 180도 이내로 서로 다른 기설정된 위상만큼 위상 변조하여 출력하는 제2 위상 변조기 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 에지 감지부는
    상기 복수개의 위상 클럭 신호 중 대응하는 위상 클럭 신호를 인가받고, 상기 대응하는 위상 클럭 신호의 상승 에지 또는 하강 에지 중 하나에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치의 상기 송신 신호의 펄스 타이밍을 지정하는 상기 기준 타이밍 신호를 래치하는 복수개의 에지 판별기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 가변 지연부는
    상기 트리거 신호를 상기 펄스 레이더 장치를 검사하기 위해 설정된 가상 표적의 거리에 대응하는 지연 시간만큼 가변 지연하여 상기 지연 트리거 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 가상 신호 생성부는
    상기 지연 트리거 신호에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치의 펄스 파형의 상기 송신 신호에 대응하는 펄스 파형의 상기 가상 수신 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 고정밀도 지연 장치는
    상기 펄스 레이더 장치로부터 상기 기준 타이밍 신호를 인가받아, 전송 과정에서 발생된 감쇠 및 왜곡을 복원하여 상기 에지 감지부로 전송하는 리피터; 및
    상기 펄스 레이더 장치로부터 인가된 상기 기준 클럭 신호를 상기 위상 조절부의 복수개의 위상 변조기로 분배하는 분배기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치.
  7. 펄스 파형의 송신 신호를 방사하는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 장치의 고정밀도 지연 방법에 있어서,
    상기 지연 장치가 상기 펄스 레이더 장치로부터 기설정된 주파수의 기준 클럭 신호를 인가받아 위상 변조하여 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 위상 클럭 신호를 생성하는 단계;
    상기 지연 장치가 상기 복수개의 위상 클럭 신호 각각에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치에서 인가되는 기준 타이밍 신호의 활성화를 판별하기 위해 래치하는 단계;
    상기 지연 장치가 래치된 복수개의 상기 기준 타이밍 신호를 결합하여, 래치된 복수개의 상기 기준 타이밍 신호 중 가장 먼저 활성화된 기준 타이밍 신호에 응답하여 활성화되는 트리거 신호를 생성하는 단계;
    상기 지연 장치가 상기 트리거 신호를 기설정된 시간 지연하여 지연 트리거 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 지연 장치가 상기 지연 트리거 신호에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치의 송신 신호에 대응하는 가상 수신 신호를 생성하여 출력하는 단계; 를 포함하되,
    상기 복수개의 위상 클럭 신호를 생성하는 단계는 상기 기준 클럭 신호를 반전하여 반전 기준 클럭 신호를 출력하는 단계, 상기 기준 클럭 신호를 각각 180도 이내로 서로 다른 기설정된 위상만큼 위상 변조하여 상기 복수개의 위상 클럭 신호를 출력하는 단계 및 상기 반전 기준 클럭 신호를 각각 180도 이내로 서로 다른 기설정된 위상만큼 위상 변조하여 상기 복수개의 위상 클럭 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 방법.
  8. 삭제
  9. 제7 항에 있어서, 상기 래치하는 단계는
    상기 복수개의 위상 클럭 신호 중 대응하는 위상 클럭 신호를 인가받는 단계;
    상기 대응하는 위상 클럭 신호의 상승 에지 또는 하강 에지 중 하나에 응답하여, 상기 펄스 레이더 장치의 상기 송신 신호의 펄스 타이밍을 지정하는 상기 기준 타이밍 신호를 래치하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 방법.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 지연 트리거 신호를 출력하는 단계는
    상기 트리거 신호를 상기 펄스 레이더 장치를 검사하기 위해 설정된 가상 표적의 거리에 대응하는 지연 시간만큼 가변 지연하여 출력하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이더 장치를 검사하기 위한 고정밀도 지연 방법.
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