KR101848729B1 - Fmcw radar with multi-frequency bandwidth and controlling method therefor - Google Patents

Fmcw radar with multi-frequency bandwidth and controlling method therefor Download PDF

Info

Publication number
KR101848729B1
KR101848729B1 KR1020160049950A KR20160049950A KR101848729B1 KR 101848729 B1 KR101848729 B1 KR 101848729B1 KR 1020160049950 A KR1020160049950 A KR 1020160049950A KR 20160049950 A KR20160049950 A KR 20160049950A KR 101848729 B1 KR101848729 B1 KR 101848729B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
fmcw
frequency
ghz
radar
Prior art date
Application number
KR1020160049950A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170121480A (en
Inventor
김덕진
황지환
최창현
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020160049950A priority Critical patent/KR101848729B1/en
Publication of KR20170121480A publication Critical patent/KR20170121480A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101848729B1 publication Critical patent/KR101848729B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/26Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave
    • G01S13/28Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses
    • G01S13/282Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses using a frequency modulated carrier wave
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/30Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves using more than one pulse per radar period
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems

Abstract

본 발명은 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW)를 이용하는 레이더 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 FMCW 레이더는 0-중간주파수 방식을 이용하면서도 보다 외부 잡음에 강건한 FMCW 레이더 시스템을 제공할 수 있다. 아울러, 본 발명의 FMCW 레이더는 서로 상이한 변조도 및 대역폭을 갖는 신호가 조합된 FMCW 신호를 이용하여 시스템의 설정 변경 없이도 동시에 2가지 신호에 대응하는 측정이 가능하다.The present invention relates to a radar using a frequency modulated continuous wave (FMCW) and a control method thereof. The FMCW radar according to the present invention can provide a FMCW radar system that is robust against external noise while using the 0-intermediate frequency system. In addition, the FMCW radar of the present invention is capable of measuring two signals at the same time without changing the setting of the system by using the FMCW signal in which signals having different modulation degrees and bandwidths are combined.

Description

다중 대역폭을 갖는 FMCW 레이더 및 그 제어 방법{FMCW RADAR WITH MULTI-FREQUENCY BANDWIDTH AND CONTROLLING METHOD THEREFOR}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an FMCW radar having multiple bandwidths,

본 발명은 다중 대역폭을 갖는 주파수 변조 연속파 (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) 레이더 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 시스템의 설정 변경 없이 다양한 대역폭과 변조도(modulation rate)를 갖는 신호를 생성할 수 있는 FMCW 레이다에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar having multiple bandwidths and a control method thereof, and more particularly, to a method and apparatus for generating a signal having various bandwidths and modulation rates, FMCW radar that can do this.

연속파(Continuous Wave) 레이더는 종래의 펄스(pulse) 레이더와는 달리, 연속파를 발생시켜 물체를 탐지하며, 도플러(Doppler) 효과를 이용하여 해당 물체의 이동 속도를 측정할 수 있다. 다만, 종래의 연속파 레이더의 경우, 해당 물체의 거리를 측정하기 어렵다는 점에 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여, 주파수 변조 연속파 (Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) 레이더가 제안되었다.Unlike a conventional pulse radar, a continuous wave radar detects an object by generating a continuous wave, and can measure a moving speed of the object by using a Doppler effect. However, the conventional continuous wave radar has a disadvantage in that it is difficult to measure the distance of the object. In order to overcome this disadvantage, a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar has been proposed.

FMCW 레이더는 주파수 변조를 통하여 목표물의 이동 속도와 거리를 모두 측정할 수 있는 장점이 있다. FMCW 신호 기반의 레이더 시스템(또는 FMCW 레이더 시스템)은 목표물의 거리와 상대 속도 등의 정보 획득을 위하여 마이크로파 시스템 및 원격 탐사 분야 등에 이용될 수 있다. 또한, 이러한 FMCW 레이더는 "레이더 고도계 (radar altimeter)"로 이용될 수 있으며, 비행기의 착륙 과정에서 정확한 고도를 측정하기 위하여 이용될 수도 있다. 또한, FMCW 레이더는 영상 레이더 (imaging radar), 조기-경보(early-warning) 레이더, 산란계 (scattero-meter), 및/또는 인접도 센서 등으로 이용될 수도 있다. FMCW 레이더 시스템은 고유한 주파수와 대역폭을 활용하여 특정 해상도의 신호 분석을 제공할 수 있다. 상술한 바와 같이 FMCW 레이더는 다양한 목적으로 이용될 수 있기 때문에, 추후 군사 분야뿐만 아니라 민간 분야에서 널리 활용될 것으로 예상되고 있다. The FMCW radar has the advantage of measuring both the moving speed and the distance of the target through frequency modulation. FMCW signal-based radar systems (or FMCW radar systems) can be used for microwave systems and remote sensing applications for information such as distance and relative speed of targets. In addition, such an FMCW radar may be used as a " radar altimeter "and may be used to measure an accurate altitude during the landing of an airplane. The FMCW radar may also be used as an imaging radar, an early-warning radar, a scatter-meter, and / or proximity sensors. FMCW radar systems can utilize unique frequencies and bandwidth to provide signal analysis at specific resolutions. As described above, since the FMCW radar can be used for various purposes, it is expected to be widely used in the military field as well as the private sector in the future.

FMCW 레이더는 국부발진기(Local Oscillator, LO)에 의하여 발생된 송신신호와 목표물로부터 수신되는 수신신호(예를 들어, 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 신호) 간의 시간지연에 기초하여 중간 주파수(Intermediate Frequency, IF)를 검출하고, 검출된 중간 주파수에 기초하여 목표물의 거리 및 이동 속도를 측정할 수 있다. FMCW 레이더 시스템은 중간 주파수가 없는 직접 변환(direct-conversion) 방식의 호모다인(homodyne) 시스템으로서 구성될 수 있다. 0-중간주파수(zero-IF) 방식의 호모다인 시스템은 구조적인 단순성으로 인하여 주파수혼합기를 통과한 비트 주파수(beat frequency)에 쉽게 외부잡음이 유입되는 단점이 있다. 외부잡음의 유입은 FMCW 레이다 시스템의 해상도 및 정확도를 감소시키는 문제점이 있다. 따라서, 보다 개선된 방식의 FMCW 레이다 시스템이 요구된다.
The FMCW radar is configured to generate an intermediate frequency signal based on a time delay between a transmission signal generated by a local oscillator (LO) and a reception signal (e.g., a radio frequency (RF) , IF) can be detected, and the distance and the moving speed of the target can be measured based on the detected intermediate frequency. The FMCW radar system can be configured as a direct-conversion homodyne system without intermediate frequencies. A zero-IF homodyne system has a disadvantage in that external noise is easily introduced into a beat frequency that has passed through a frequency mixer due to its structural simplicity. The introduction of external noise has the problem of reducing the resolution and accuracy of the FMCW radar system. Therefore, a more advanced FMCW radar system is required.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 보다 동작 특성이 안정화된 FMCW 레이다 시스템을 제공하고자 한다. 특히, 종래의 FMCW 레이더 시스템이 하나의 변조도를 갖는 신호를 출력하고, 변조도가 상이한 신호를 출력하기 위하여는 시스템 메모리 내에 저장된 신호를 선택하여 설정을 먼저 변경하여야 한다. 따라서, 종래의 FMCW 레이다는 하나의 설정 상에서는 단일한 특성의 대역폭과 변조도를 유지한다. 본 발명은 시스템의 설정 변경 없이도 두 종류의 대역폭과 변조도를 갖는 신호를 출력할 수 있는 FMCW 레이더를 제공하고자 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an FMCW radar system in which operation characteristics are stabilized. In particular, in order to output a signal having a modulation degree of a conventional FMCW radar system and a signal having a different modulation degree, a signal stored in the system memory must be selected and the setting changed first. Thus, the conventional FMCW radar maintains a single characteristic of bandwidth and modulation on one setting. The present invention intends to provide an FMCW radar capable of outputting a signal having two kinds of bandwidth and modulation degree without changing the setting of the system.

본 발명은, 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) 신호를 발생시키는 FMCW 신호 발생기; 기설정된 신호를 발생시키는 국부 발진기(Local Oscillator); 상기 FMCW 신호와 상기 기설정된 신호를 합성하여 송신 신호를 생성하고, 상기 송신 신호를 송신하는 송신부; 상기 송신 신호가 목적물로부터 반사된 수신 신호를 수신하고 상기 기설정된 신호를 이용하여 상기 수신 신호로부터 상기 기설정된 신호의 신호 성분을 제거하는 수신부; 및 상기 FMCW 신호를 이용하여 상기 기설정된 신호의 신호 성분이 제거된 상기 수신 신호로부터 상기 FMCW 신호의 신호 성분을 제거함으로써 비트(beat) 주파수 신호를 검출하는 신호처리부를 포함하고, 상기 주파수 변조 연속파의 최소 주파수는 1 GHz 이상이고 최대 주파수는 2 GHz 이하이며, 상기 기설정된 신호는 6.2 GHz 이상 10.9 GHz 이하의 주파수를 갖는, FMCW 레이더를 제공한다.The present invention relates to an FMCW signal generator for generating a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal; A local oscillator for generating a preset signal; A transmitter configured to combine the FMCW signal with the preset signal to generate a transmission signal and transmit the transmission signal; A receiving unit for receiving the reception signal reflected from the object and removing the signal component of the predetermined signal from the reception signal using the predetermined signal; And a signal processing unit for detecting a beat frequency signal by removing a signal component of the FMCW signal from the reception signal from which the signal component of the predetermined signal is removed using the FMCW signal, The minimum frequency is greater than 1 GHz, the maximum frequency is less than 2 GHz, and the predetermined signal provides a frequency of 6.2 GHz to 10.9 GHz.

또한, 본 발명은 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) 신호를 발생시키는 단계; 상기 FMCW 신호와 기설정된 신호를 합성하여 송신 신호를 생성하고, 상기 송신 신호를 송신하는 단계; 상기 송신 신호가 목적물로부터 반사된 수신 신호를 수신하는 단계; 및 상기 기설정된 신호를 이용하여 상기 수신 신호로부터 상기 기설정된 신호의 신호 성분을 제거하는 단계; 상기 FMCW 신호를 이용하여 상기 기설정된 신호의 신호 성분이 제거된 상기 수신 신호로부터 상기 FMCW 신호의 신호 성분을 제거함으로써 비트(beat) 주파수 신호를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 주파수 변조 연속파의 최소 주파수는 1 GHz 이상이고 최대 주파수는 2 GHz 이하이며, 상기 기설정된 신호는 6.2 GHz 이상 10.9 GHz 이하의 주파수를 갖는, FMCW 레이더의 제어 방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of generating a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal. Generating a transmission signal by combining the FMCW signal with a preset signal, and transmitting the transmission signal; Receiving the reflected signal from the object; And removing a signal component of the predetermined signal from the received signal using the predetermined signal; Detecting a beat frequency signal by removing a signal component of the FMCW signal from the received signal from which the signal component of the predetermined signal has been removed using the FMCW signal, Is a frequency of 1 GHz or more, a maximum frequency is 2 GHz or less, and the predetermined signal has a frequency of 6.2 GHz or more and 10.9 GHz or less.

본 발명의 FMCW 레이다 및 그 제어 방법은 비트 주파수(beat frequency) 수신을 위한 주파수 변환회로를 추가하고 2단 주파수 혼합기를 수신 경로 상에 위치시켜 2단 주파수 혼합기의 안정적인 동작을 유지시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 FMCW 레이다는 L밴드(L-Band: 1 GHz~2 GHz) 대역에서 동작하는 부품을 활용하여 X밴드(X-Band: 6.2 GHz~10.9 GHz) 대역의 부품들을 대체하여 비용을 절감시킬 수 있다. 아울러, 본 발명의 FMCW 레이다는 대역폭과 변조율이 상이한 변조신호가 조합된 변조파형을 이용하여, 송수신기의 설정변경 없이도 선택적으로 특정 대역폭의 레이더 신호를 수신할 수 있다.
The FMCW radar and the control method thereof according to the present invention can add a frequency conversion circuit for receiving a beat frequency and position a two-stage frequency mixer on the receive path to maintain stable operation of the two-stage frequency mixer. In addition, the FMCW radar of the present invention can replace components in the X-band (6.2-GHz to 10.9 GHz) band by utilizing components operating in the L-band (1-GHz to 2-GHz) Can be saved. In addition, the FMCW radar of the present invention can selectively receive a radar signal of a specific bandwidth without changing the setting of a transceiver by using a modulated waveform in which modulation signals having different bandwidths and modulation ratios are combined.

첨부된 도면은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래 기술에 따른 0-중간주파수 방식의 FMCW 레이더의 송수신 회로의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 FMCW 레이더의 송수신 회로의 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 송신 신호의 파형과 수신 신호의 파형을 도시한다.
도 5는 일 실시예 따른 FMCW 레이더의 송수신 회로의 구체적인 구성도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 성능 측정 결과를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 FMCW 레이더의 개략도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 FMCW 레이더의 제어 방법의 흐름도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 is a configuration diagram of a transmission / reception circuit of an FMCW radar of the 0-intermediate frequency system according to the related art.
3 is a configuration diagram of a transmission / reception circuit of an FMCW radar according to an embodiment.
FIG. 4 shows waveforms of a transmission signal and a reception signal according to an embodiment.
5 is a specific configuration diagram of a transmission / reception circuit of an FMCW radar according to an embodiment.
6 shows a performance measurement result according to an embodiment.
7 is a schematic diagram of an FMCW radar according to one embodiment.
8 is a flowchart of a method of controlling an FMCW radar according to an embodiment.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.The following embodiments are a combination of elements and features of the present invention in a predetermined form. Each component or characteristic may be considered optional unless otherwise expressly stated. Each component or feature may be implemented in a form that is not combined with other components or features. In addition, some of the elements and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention. The order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some configurations or features of certain embodiments may be included in other embodiments, or may be replaced with corresponding configurations or features of other embodiments.

이하에서의 설명에 있어서, FMCW 레이더는 FMCW 신호 기반의 레이더 및/또는 레이더 시스템을 의미할 수 있다. In the following description, an FMCW radar may mean a radar and / or radar system based on an FMCW signal.

또한, 이하의 설명에 있어서, 중간주파수(intermediate frequency, IF)는 수신 신호의 주파수와 국부 발진기(Local Oscillator)의 주파수의 차에 해당하는 주파수를 지칭할 수 있다. 본원의 중간주파수는 X-밴드 대역의 송신 신호 및/또는 수신 신호를 위하여 설정될 수 있다.In the following description, an intermediate frequency (IF) may refer to a frequency corresponding to a difference between a frequency of a received signal and a frequency of a local oscillator. The intermediate frequencies herein may be set for the transmit and / or receive signals in the X-band.

또한, 이하의 설명에 있어서, 비트 주파수(beat frequency)는 근접한 주파수를 갖는 2개의 신호의 주파수 차이로 인하여 발생하는 진동파의 진동수를 지칭할 수 있다. 비트 주파수는 목적물로부터의 반사파에 의한 수신신호와 송신신호 사이의 차이에 의하여 발생된 진동파의 주파수를 지칭할 수 있다.In the following description, a beat frequency may refer to a frequency of a vibration wave generated due to a frequency difference between two signals having adjacent frequencies. The bit frequency may refer to the frequency of the vibration wave generated by the difference between the received signal and the transmitted signal due to the reflected wave from the object.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.The specific terminology used in the following description is provided to aid understanding of the present invention, and the use of such specific terminology may be changed into other forms without departing from the technical idea of the present invention.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.In some instances, well-known structures and devices may be omitted or may be shown in block diagram form, centering on the core functionality of each structure and device, to avoid obscuring the concepts of the present invention. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 종래 기술에 따른 0-중간주파수 방식의 FMCW 레이더의 송수신 회로의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a transmission / reception circuit of an FMCW radar of the 0-intermediate frequency system according to the related art.

도 1에서 전압제어발진기(Voltage Control Oscillator, VCO, 110), 국부발진기(Local Oscillator, LO, 112), 및 혼합기(Mixer, 111)가 X-밴드 신호 공급원을 구성한다. 예를 들어, 전압제어발진기(110)는 1 ~ 1.5GHz 대역의 신호를 출력하고, 국부발진기(112)는 8.7 GHz의 주파수를 갖는 신호를 출력할 수도 있다. 또한, X-밴드 신호 공급원으로부터의 출력신호 송신 신호로서 출력될 수 있다. 또한, 목적물로부터의 수신신호와 X-밴드 신호 공급원으로부터의 송신 신호는 혼합기(113)에 인가되어 비트 주파수(fb)의 검출을 수행한다. 도 1에서, 송수신 회로(100)는 중간 주파수 신호 공급원을 갖지 않는다. 즉, 도 1의 송수신 회로(100)는 0-중간주파수 방식의 FMCW 레이더에 이용될 수 있다. 도 1의 송수신 회로(100)는 비교적 단순한 구조를 갖는다. 그러나, 수신신호와 송신신호가 직접적으로 혼합기(113)에 인가되기 때문에, 외부로부터의 잡음이 쉽게 유입될 수 있다.In FIG. 1, a voltage controlled oscillator (VCO) 110, a local oscillator (LO) 112, and a mixer 111 constitute an X-band signal source. For example, the voltage controlled oscillator 110 may output a signal in the band of 1 to 1.5 GHz, and the local oscillator 112 may output a signal having a frequency of 8.7 GHz. It can also be output as an output signal transmission signal from an X-band signal source. In addition, the reception signal from the object and the transmission signal from the X-band signal supply source are applied to the mixer 113 to detect the bit frequency fb. 1, the transceiver circuit 100 does not have an intermediate frequency signal source. That is, the transmitting / receiving circuit 100 of FIG. 1 can be used for the FMCW radar of the 0-intermediate frequency system. The transmission / reception circuit 100 of FIG. 1 has a relatively simple structure. However, since the received signal and the transmitted signal are directly applied to the mixer 113, external noise can be easily introduced.

삭제delete

삭제delete

도 3은 일 실시예에 따른 FMCW 레이더의 송수신 회로의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a transmission / reception circuit of an FMCW radar according to an embodiment.

도 3의 송수신 회로(300)는 크게 두 부분으로 구분될 수 있다. 송수신 회로(300)는 L-밴드에서 동작하는 FMCW 발생기(310) 및 혼합기(311)로 구성된 제1 단(stage)과 X-밴드에서 동작하는 국부 발진기(312)와 혼합기(313 및 314)로 구성된 제2 단으로 구분될 수 있다. The transmission / reception circuit 300 of FIG. 3 can be roughly divided into two parts. The transmitting and receiving circuit 300 includes a local oscillator 312 and mixers 313 and 314 operating in a first stage and an X-band composed of an FMCW generator 310 and a mixer 311 operating in the L-band And a second stage configured.

도 3의 송수신 회로(300)는 0-중간 주파수 방식의 수신특성을 이용하면서도 주파수변환 회로를 제1 단에 적용함으로써, 송신 신호의 주파수와 수신 신호의 주파수의 차만큼의 신호를 중간주파수와 유사한 방식으로 활용할 수 있다. The transmission / reception circuit 300 shown in FIG. 3 applies the frequency conversion circuit to the first stage while using the reception characteristic of the 0-intermediate frequency system, so that the signal equivalent to the difference between the frequency of the transmission signal and the frequency of the reception signal is similar to the intermediate frequency .

예를 들어, 도 3의 실시예에서, FMCW 발생기(310)는 1 ~ 1.5 GHz의 신호를 출력하고, 국부 발진기(312)는 8.7 GHz의 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 따라서, 혼합기(313)에서 출력되는 신호는 X-밴드 대역의 신호(예를 들어, 9.7 ~ 10.2 GHz)가 출력될 수 있다. 혼합기(314)는 FMCW 발생기(310)의 신호와 비트 주파수로 구성된 신호를 출력하기 때문에, 제1 단의 FMCW 발생기(310)와 혼합기(311)는 모두 L-밴드에서 동작하도록 구성될 수 있다.For example, in the embodiment of FIG. 3, the FMCW generator 310 may output a signal of 1 to 1.5 GHz, and the local oscillator 312 may be configured to output a signal of 8.7 GHz. Therefore, the signal output from the mixer 313 can be output in the X-band band (e.g., 9.7 to 10.2 GHz). Since the mixer 314 outputs a signal composed of the signal of the FMCW generator 310 and a bit frequency, the FMCW generator 310 and the mixer 311 of the first stage can be configured to operate in the L-band.

도 3의 실시예에서, 송수신 회로(300)는 2개의 단으로 구성되기 때문에, 보다 안정적인 혼합기(311, 313, 및 314)의 동작을 제공할 수 있다. 또한, 수신 신호(예를 들어, 반송파)에 비하여 상대적으로 낮은 주파수를 갖는 전압제어발진기(310)를 이용하기 때문에, 송수신 회로(300)의 설계/제작이 보다 용이하게 수행될 수 있다.In the embodiment of FIG. 3, the transceiver circuit 300 is composed of two stages, so it can provide the operation of the more stable mixers 311, 313, and 314. Further, since the voltage-controlled oscillator 310 having a relatively low frequency is used as compared with a received signal (e.g., a carrier wave), the transmission / reception circuit 300 can be designed / manufactured more easily.

도 4는 일 실시예에 따른 송신 신호의 파형과 수신 신호의 파형을 도시한다.FIG. 4 shows waveforms of a transmission signal and a reception signal according to an embodiment.

일반적으로, FCMW 레이더 시스템은 하나의 변조도를 갖는 신호를 이용하여 목적물을 탐지한다. 그러나, 상이한 변조도 또는 대역폭을 갖는 신호를 이용하여 목적물을 탐지하는 경우, 신호를 다시 설정하여 목적물 탐지를 수행하여야 한다. 따라서, 시스템 설정을 변경하기 위한 불편이 초래될 수 있을 뿐만 아니라, 시간이 더 걸릴 수 있다. Generally, an FCMW radar system detects a target using a signal having a modulation degree. However, when an object is detected using a signal having a different modulation degree or bandwidth, the signal must be reset to perform object detection. Therefore, it may not only inconvenience to change the system setting but also take more time.

따라서, 본 발명의 주파수변조연속파(FMCW)는 동시에 상이한 변조도 및/또는 대역폭을 갖는 신호일 수 있다. 예를 들어, 본원의 주파수변조연속파는 서로 상이한 변조도 및/또는 대역폭을 갖는 2개의 톱니파를 합성함으로써 생성될 수도 있다.Thus, the frequency modulated continuous wave (FMCW) of the present invention may be a signal having different modulation degrees and / or bandwidths at the same time. For example, the frequency modulated continuous waves of the present invention may be generated by combining two sawtooth waves having mutually different modulation degrees and / or bandwidths.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 주파수변조연속파는 상승신호와 하강신호의 변조도 및 대역폭이 상이하게 설정될 수 있다. 도 4에서, 상승신호는 Tm1의 시간 동안 상승하고, 그 대역폭(Δf1)은 f1-f0이다. 또한, 하강신호는 Tm2의 시간 동안 하강하고 그 대역폭(Δf2)은 f2-f0로 설정된다. 여기서, Tm1과 Tm2는 서로 동일하게 설정될 수도 있으나, 서로 상이한 간격을 갖도록 설정될 수도 있다. 도 4와 같은 FMCW 신호를 이용함으로써 동시에 서로 상이한 변조도 및 대역폭을 갖는 신호를 이용하여 목적물의 탐지가 가능하다.For example, as shown in Fig. 4, the frequency-modulated continuous wave can be set to have different modulation degrees and bandwidths of the rising signal and the falling signal. In Figure 4, the rising signal is raised for a period of time T m1, it is that the bandwidth (Δf 1) is f 1 -f 0. In addition, the falling signal is set to f 2 -f 0 is lowered for a period of time T m2, and that the bandwidth (Δf 2). Here, T m1 and T m2, but may be set equal to each other, it may be set to each other so as to have a different spacing. By using the FMCW signal as shown in FIG. 4, it is possible to detect an object at the same time using a signal having a modulation degree and a bandwidth different from each other.

한편, 반송파의 수신에 있어서, 서로 다른 신호로 인한 수신신호가 수신될 수 있으므로, 수신기에서의 신호의 수신이 선택적으로 측정될 필요가 있다. 따라서, 수신신호를 기록하는 데이터수집장치(Data AQcuisition, DAQ)는 각 대역별로 기록시간을 상이하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 기록시간은 각 신호의 송신신호와 수신신호가 시간 축 상에서 겹쳐지는 시간으로 설정될 수 있다. 도 4의 실시예에 있어서, 상승신호의 경우, 기록시간은 Tsweep1으로 설정될 수 있다. 또한, 하강신호의 경우, 기록시간은 Tsweep2로 설정될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 송신 신호와 수신 신호 사이의 시간 지연(td)으로 인한 갭(gap)이 존재한다. 이 구간에서 데이터수집장치는 신호를 획득하지 않는다. 또한, 시간지연(td)로 인한 갭(gap)은 인접한 변조신호로부터 유입될 수 있는 비트 주파수를 차단하기 위한 보호 구간으로서 기능할 수 있다. 도 4의 실시예에서, 각각의 기록시간(Tsweep1 및 Tsweep2)의 시작 및/또는 종료는 트리거 설정조건에 의하여 설정될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 기록시간(Tsweep1 및 Tsweep2)은 하강 또는 상승 에지(edge)에 의하여 트리거링 되거나 종료될 수도 있다. 또한, 시간 지연 td는 기설정된 값이나, 사용자 입력에 의하여 설정된 값일 수도 있다. On the other hand, in reception of a carrier wave, reception signals due to different signals may be received, so reception of a signal at a receiver needs to be selectively measured. Therefore, a data acquisition device (Data AQculation, DAQ) for recording a received signal can set the recording time for each band to be different. For example, the recording time can be set to the time when the transmission signal and the reception signal of each signal overlap on the time axis. In the embodiment of FIG. 4, in the case of the rising signal, the recording time may be set to Tsweep1. Further, in the case of the falling signal, the recording time can be set to Tsweep2. As shown in FIG. 4, there is a gap due to the time delay t d between the transmission signal and the reception signal. In this interval, the data acquisition device does not acquire the signal. Further, the gap due to the time delay t d can serve as a protection period for blocking the bit frequency that can be introduced from the adjacent modulation signal. In the embodiment of Fig. 4, the start and / or end of each of the recording times Tsweep1 and Tsweep2 may be set by a trigger setting condition. For example, each of the write times Tsweepl and Tsweep2 may be triggered or terminated by a falling or rising edge. Further, the time delay t d may be a preset value or a value set by user input.

도 4의 실시예에서, 예를 들어, Δf1은 500 MHz이고, Δf2은 300MHz로 설정될 수도 있다. 또한, 변조시간 Tm1 및 Tm2는 1 ms 내외의 시간으로 설정될 수도 있다.And In the embodiment of Figure 4, for example, Δf 1 is 500 MHz, Δf 2 may be set to 300MHz. Further, the modulation time T m1 and T m2 may be set to 1 ms and out of time.

도 5는 일 실시예 따른 FMCW 레이더의 송수신 회로의 구체적인 구성도이다.5 is a specific configuration diagram of a transmission / reception circuit of an FMCW radar according to an embodiment.

도 5의 송수신 회로(500)는 도 3의 송수신 회로(300)를 보다 구체적으로 도시한 것으로서, 좌측의 블록(531, 532, 533, 534, 535, 536, 536 및 538)은 L-밴드에서 동작하는 제1 단을 우측의 블록(510, 511,512, 513, 514 및 515)은 X-밴드에서 동작하는 제2 단을 나타낸다.The transmission / reception circuit 500 of FIG. 5 shows the transmission / reception circuit 300 of FIG. 3 in more detail. The left blocks 531, 532, 533, 534, 535, 536, The blocks 510, 511, 512, 513, 514 and 515 to the right of the first stage of operation represent the second stage of operation in the X-band.

도 5에서, 국부발진기(521)는 X 밴드의 주파수를 갖는 신호를 발생시킨다. 예를 들어, 국부발진기(521)는 8.7 GHz의 신호를 발생시킬 수도 있다. 또한, FMCW 신호 발생기(531)는 기설정된 주파수변조 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, FMCW 신호 발생기(531)는 도 4와 관련하여 상술한 형태의 신호를 발생시키도록 구성될 수도 있다. FMCW 신호 발생기(531)는 전압제어발진기 또는 전압제어발진기의 조합을 통하여 구현될 수도 있다.5, the local oscillator 521 generates a signal having a frequency of X band. For example, the local oscillator 521 may generate a signal at 8.7 GHz. Further, the FMCW signal generator 531 may be configured to generate a predetermined frequency modulated signal. For example, the FMCW signal generator 531 may be configured to generate a signal of the type described above with respect to FIG. The FMCW signal generator 531 may be implemented through a combination of a voltage controlled oscillator or a voltage controlled oscillator.

먼저, 송신단의 구성에 대하여 설명한다. FMCW 신호 발생기(531)로부터의 신호는 잡음 제거를 위하여, 저역통과필터(532)를 거쳐 혼합기(520)에 인가될 수 있다. 저역통과필터(532)는, 예를 들어, 1 ~ 1.5 GHz의 통과대역을 갖도록 설정될 수도 있다. 혼합기(520)는 FMCW 신호와 국부발진기(521)로부터의 신호를 합성하여 출력한다. 잡음 제거와 전력 증폭을 위하여, 출력신호는 대역통과필터(510), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 511), 감쇄기(512) 및 전력 증폭기(513)를 거쳐 송신될 수 있다. 예를 들어, 대역통과필터(510)는 9.5 ~ 10.5 GHz의 통과대역을 갖도록 설정될 수 있으며, 감쇄기(512)는 0 내지 30dB 범위의 감쇄를 수행할 수도 있다. First, the configuration of the transmitting terminal will be described. The signal from the FMCW signal generator 531 may be applied to the mixer 520 via a low-pass filter 532 for noise cancellation. The low-pass filter 532 may be set to have a pass band of, for example, 1 to 1.5 GHz. The mixer 520 combines the FMCW signal and the signal from the local oscillator 521 and outputs it. The output signal may be transmitted via a bandpass filter 510, a low noise amplifier 511, an attenuator 512, and a power amplifier 513 for noise cancellation and power amplification. For example, the bandpass filter 510 may be set to have a pass band of 9.5 to 10.5 GHz, and the attenuator 512 may perform attenuation in the range of 0 to 30 dB.

수신된 신호는 잡음 제거 및 증폭을 위하여 대역통과필터(515) 및 저잡음증폭기(514)를 거쳐 국부발진기(521)로부터의 신호와 함께 혼합기(523)로 인가된다. 혼합기(523)로부터 출력되는 신호는 국부발진기(521)의 주파수가 제거된 신호로서, L-밴드의 신호이다. 혼합기(523)로부터의 신호는 저역통과필터(523), 저잡음증폭기(537), 저역통과필터(536), 저잡음증폭기(535), 및 대역통과필터(534)를 거쳐 혼합기(543)로 인가된다. 혼합기(543)에 인가된 FMCW 신호를 이용하여 수신신호에서 FMCW 신호 성분이 제거되고 비트 주파수가 검출될 수 있다. 혼합기(543)로부터의 신호는 저역통과필터(542) 및 기저-대역 증폭기(541)와 같은 후처리 과정을 거칠 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 국부발진기(521)의 주파수 성분이 제거된 수신신호의 보다 용이한 처리를 위하여 전류원(533 및 522)이 이용될 수 있다. The received signal is applied to mixer 523 along with a signal from local oscillator 521 via band pass filter 515 and low noise amplifier 514 for noise cancellation and amplification. The signal output from the mixer 523 is a signal from which the frequency of the local oscillator 521 is removed, and is an L-band signal. The signal from the mixer 523 is applied to the mixer 543 via a low pass filter 523, a low noise amplifier 537, a low pass filter 536, a low noise amplifier 535, and a band pass filter 534 . The FMCW signal component can be removed from the received signal using the FMCW signal applied to the mixer 543 and the bit frequency can be detected. The signal from the mixer 543 may be subjected to a post-processing such as a low-pass filter 542 and a base-band amplifier 541. 5, the current sources 533 and 522 may be used for easier processing of the received signal from which the frequency component of the local oscillator 521 has been removed.

한편, 기저-대역 증폭기(541)로부터의 신호는 데이터수집장치(DAQ, 미도시)로 인가될 수 있다. 도 4와 관련하여 상술한 바와 같이, 서로 상이한 변조도 및/또는 대역폭을 갖는 2 종류의 신호가 이용되는 경우에는, 데이터수집장치에 FMCW 신호발생기(531)로부터의 트리거링(triggering) 신호가 인가될 수도 있다. 예를 들어, 트리거링 신호는 FMCW 신호의 상승 에지 및/또는 하강 에지에 따라서 발생될 수도 있다. 데이터수집장치는 FMCW 신호발생기(531)로부터의 트리거링신호에 기초하여 데이터 획득 구간의 시작 및/또는 종료를 수행할 수 있다. On the other hand, the signal from the base-band amplifier 541 may be applied to a data acquisition device (DAQ) (not shown). As described above with reference to FIG. 4, when two types of signals having different modulation degrees and / or bandwidths are used, a triggering signal from the FMCW signal generator 531 is applied to the data acquisition device It is possible. For example, the triggering signal may be generated in response to a rising edge and / or a falling edge of the FMCW signal. The data acquisition device may perform the start and / or end of the data acquisition period based on the triggering signal from the FMCW signal generator 531. [

도 6은 일 실시예에 따른 성능 측정 결과를 도시한다.6 shows a performance measurement result according to an embodiment.

도 6에서 가로축은 범위를 미터 단위로 나타내고, 세로축은 방위(azimuth)를 미터 단위로 나타낸다. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the range in meters, and the vertical axis indicates the azimuth in meters.

도 6의 (a)는 500MHz의 대역폭을 갖는 네트워크 분석기 기반의 레이더 시스템의 레이더 영상복원 결과이며, 비교기준으로서 제시된다. 도 6의 (b)는 본원의 실시예에 따른 500MHz 대역폭에서의 영상 복원을 도시하며, 도 6의 (c)는 본원의 실시예에 따른 300MHz 대역폭에서의 영상 복원을 도시한다. 도 6의 (b) 및 (c)의 실시예에서, 데이터수집장치는 트리거 신호에 따라서 선택적으로 데이터를 수집하도록 구성되었다. 도 6의 영상복원에 대한 성능시험 결과는 하기의 표 1과 같이 요약된다.6 (a) is a radar image restoration result of a network analyzer based radar system having a bandwidth of 500 MHz, and is presented as a comparison standard. FIG. 6 (b) illustrates image reconstruction in a 500 MHz bandwidth according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 (c) illustrates image reconstruction in a 300 MHz bandwidth according to an embodiment of the present invention. In the embodiments of Figures 6 (b) and 6 (c), the data collection device is configured to selectively collect data according to the trigger signal. The performance test results of the image restoration of FIG. 6 are summarized as shown in Table 1 below.

구분division (a)(a) (b)(b) (c)(c) 거리방향 해상도Distance Orientation Resolution 0.27m0.27m 0.28m0.28m 0.44m0.44m 방위각 해상도Azimuth resolution 0.28m0.28m 0.26m0.26m 0.27m0.27m 피크-사이드로브 비율Peak-side lobe ratio 13.12 dB(근거리)
12.43 dB(원거리)
13.12 dB (short range)
12.43 dB (distant)
12.84 dB(근거리)
13.24 dB(원거리)
12.84 dB (short range)
13.24 dB (distant)
9.23 dB(근거리)
10.04 dB(원거리)
9.23 dB (short range)
10.04 dB (long range)
피크 위치Peak location 범위: 6.06 m
방위: -0.04 m
Range: 6.06 m
Bearing: -0.04 m
범위: 6.02 m
방위: 0 m
Range: 6.02 m
Bearing: 0 m
범위: 6.01 m
방위: -0.1 m
Range: 6.01 m
Bearing: -0.1 m

한편, 위 표에서 피크-사이드로브(peak-sidelobe) 비율은 거리방향 성분에 기초하여 계산되었으며, 측정은 혼 안테나(20 dBi 이상), 높이 0.9m, 이동거리 1.2m, 목표물의 크기 30cm, 거리 3m, 및 케이블 3m(측정용 케이블에 의한 지연효과 반영)의 조건에서 수행된 것이다.The peak-sidelobe ratio in the above table was calculated based on the distance component. The measurement was performed using a horn antenna (20 dBi or more), a height of 0.9 m, a moving distance of 1.2 m, a target size of 30 cm, 3 m, and cable 3 m (reflecting the delay effect by the measurement cable).

도 7은 일 실시예에 따른 FMCW 레이더의 개략도이다.7 is a schematic diagram of an FMCW radar according to one embodiment.

도 7은 도 3의 구성도를 개략적인 기능으로 나누어 도시한 것이다. 먼저, FMCW 신호 발생기(710)는 FMCW 신호를 발생시킨다. 예를 들어, FMCW 신호 발생기(710)는 기설정된 설정 또는 사용자 입력에 따라 설정된 대역폭 및/또는 변조도를 갖는 신호를 발생시킬 수도 있다. 예를 들어, FMCW 신호 발생기(710)는 도 4와 관련하여 상술한 형태의 FMCW 신호를 발생시키도록 구성될 수도 있다. 아울러, 도 5와 관련하여 상술한 바와 같이, FMCW 신호 발생기(710)는 신호 처리부(720)에 트리거링 신호를 제공할 수도 있다. FMCW 신호는 L-밴드 내의 신호 대역폭을 가질 수도 있다. 예를 들어, FMCW 신호의 최저 주파수는 1GHz 이상이고, 최고 주파수는 2GHz 이하일 수도 있다.FIG. 7 shows the configuration of FIG. 3 by dividing it into schematic functions. First, the FMCW signal generator 710 generates an FMCW signal. For example, the FMCW signal generator 710 may generate a signal having a bandwidth and / or modulation set according to a predetermined setting or user input. For example, the FMCW signal generator 710 may be configured to generate the FMCW signal of the type described above with respect to FIG. 5, the FMCW signal generator 710 may provide a triggering signal to the signal processing unit 720. In addition, The FMCW signal may have a signal bandwidth within the L-band. For example, the lowest frequency of the FMCW signal may be 1 GHz or more, and the highest frequency may be 2 GHz or less.

송신부(730)는 FMCW 신호와 국부 발진기(740)의 신호를 합성하여 송신 신호를 생성하고, 이를 송신 안테나를 통하여 송신한다. 국부 발진기(740)는 X-밴드 내의 주파수를 갖는 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신부(730)는 도 3의 혼합기(313)와 안테나로 구성될 수도 있다.The transmitter 730 combines the FMCW signal and the signal of the local oscillator 740 to generate a transmission signal and transmits it through a transmission antenna. The local oscillator 740 may be configured to generate a signal having a frequency within the X-band. For example, the transmitter 730 may be composed of the mixer 313 of FIG. 3 and an antenna.

수신부(750)는 수신 안테나를 통하여 목적물로부터 반사된 수신 신호를 수신한다. 또한, 수신부(750)는 수신 신호와 국부 발진기(740)로부터의 신호를 합성하여 수신 신호로부터 국부 발진기(740)로부터의 신호의 신호 성분을 제거한다. 예를 들어, 수신부(750)는 도 3의 혼합기(314)와 수신 안테나로 구성될 수도 있다. The reception unit 750 receives the reception signal reflected from the object through the reception antenna. The receiver 750 combines the received signal and the signal from the local oscillator 740 to remove the signal component of the signal from the local oscillator 740 from the received signal. For example, the receiving unit 750 may be composed of the mixer 314 and the receiving antenna of FIG.

신호 처리부(720)는 FMCW 신호를 이용하여 수신부(750)로부터 수신된 신호에서 FMCW 신호의 신호 성분을 제거함으로써 비트 주파수를 검출할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리부(720)는 도 3의 혼합기(311)에 대응되는 동작을 하는 구성을 포함할 수도 있다. 상술한 바와 같이 비트 주파수를 이용하여 목적물의 거리 및 이동 속도가 검출될 수 있다. 따라서, 신호 처리부(720)는 검출된 비트 주파수에 기초하여 목적물의 거리 및 이동 속도를 검출하기 위한 메모리 및/또는 프로세서 등을 더 포함할 수 있다. The signal processing unit 720 can detect the bit frequency by removing the signal component of the FMCW signal from the signal received from the receiving unit 750 using the FMCW signal. For example, the signal processing unit 720 may include a configuration that corresponds to the mixer 311 of FIG. The distance and the moving speed of the object can be detected using the bit frequency as described above. Accordingly, the signal processing unit 720 may further include a memory and / or a processor for detecting the distance and the moving speed of the object based on the detected bit frequency.

상술한 실시예들에 있어서, 설명의 편의를 위하여 생략되었으나, FMCW 레이더는 도 1 내지 도 7에 도시되지 않는 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, FMCW 레이더는, 전원 장치, 안테나, 저장 장치, 디스플레이, 제어부 및/또는 프로세서를 더 포함할 수 있다. 아울러, 통상의 기술자는 상술한 구성들 외에도 일반적인 안테나의 구성들이 본원의 FMCW 레이더에 더 포함될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. In the above-described embodiments, although omitted for convenience of explanation, the FMCW radar may further include configurations not shown in Figs. For example, the FMCW radar may further include a power supply, an antenna, a storage device, a display, a controller, and / or a processor. In addition, it will be appreciated by those of ordinary skill in the art that in addition to the above-described configurations, general antenna configurations may be further included in the FMCW radar of the present invention.

도 8은 일 실시예에 따른 FMCW 레이더의 제어 방법의 흐름도이다.8 is a flowchart of a method of controlling an FMCW radar according to an embodiment.

FMCW 레이더는 먼저, 주파수 변조 연속파(FMCW) 신호를 발생 시킨다 (S810). 상술한 바와 같이, 주파수 변조 연속파의 최소 주파수는 1 GHz 이상이고 최대 주파수는 2 GHz 이하일 수도 있다. 아울러, 도 4와 관련하여 상술한 바와 같이, FMCW 신호는 서로 상이한 대역폭과 변조도를 갖는 2개의 신호를 교대로 출력함으로써 생성될 수도 있다. 또한, 각 신호가 교대되는 시점에 상승 에지(edge) 또는 하강 에지가 생성될 수 있다. The FMCW radar first generates a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal (S810). As described above, the minimum frequency of the frequency-modulated continuous wave may be 1 GHz or more and the maximum frequency may be 2 GHz or less. Further, as described above with reference to FIG. 4, the FMCW signal may be generated by alternately outputting two signals having different bandwidths and modulation degrees from each other. Further, a rising edge or a falling edge may be generated at the time when each signal is alternated.

또한, FMCW 레이더는 FMCW 신호와 기설정된 신호를 합성하여 송신 신호를 생성하고 송신할 수 있다 (S820). 상술한 바와 같이, 기설정된 신호는 6.2 GHz 이상 10.9 GHz 이하의 주파수를 갖도록 설정될 수 있다. In addition, the FMCW radar may combine the FMCW signal with a predetermined signal to generate and transmit a transmission signal (S820). As described above, the predetermined signal can be set to have a frequency of 6.2 GHz or more and 10.9 GHz or less.

FMCW 레이더는 목적물로부터 반사된 수신 신호를 수신하고 기설정된 신호를 이용하여 기설정된 신호의 성분을 제거할 수 있다 (S830).The FMCW radar may receive the reflected signal from the object and remove the predetermined signal component using a predetermined signal (S830).

또한, FMCW 레이더는 FMCW 신호를 이용하여 수신 신호로부터 FMCW 신호 성분을 제거함으로써 비트 주파수를 검출할 수 있다 (S840). 상술한 바와 같이, FMCW 신호가 상이한 대역폭과 변조도를 갖는 2개의 신호로 구성되는 경우, 수신 신호의 처리는 2개의 신호 각각에 대응하는 시간 구간으로 나누어 처리될 수 있다. 또한, 2개의 신호 각각에 대응하는 시간 구간 사이에 송신 신호와 수신 신호 사이의 시간 지연에 대응하는 갭(gap)이 설정될 수 있다. 아울러, 상술한 시간 구간의 시작 타이밍은 FMCW 신호의 상승 에지(edge) 또는 하강 에지에 의하여 트리거링 될 수 있다.
In addition, the FMCW radar can detect the bit frequency by removing the FMCW signal component from the received signal using the FMCW signal (S840). As described above, when the FMCW signal is composed of two signals having different bandwidths and modulation degrees, the processing of the received signal can be processed by dividing the time interval corresponding to each of the two signals. Further, a gap corresponding to the time delay between the transmission signal and the reception signal can be set between the time intervals corresponding to each of the two signals. In addition, the start timing of the above-described time interval may be triggered by a rising edge or a falling edge of the FMCW signal.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

100, 300, 500: 송수신 회로
110: 전압제어발진기
111, 113, 311, 313, 314, 520, 523, 543: 혼합기
112, 312, 521: 국부발진기
310, 531: FMCW 신호발생기
510, 515, 534: 대역통과필터
511, 513, 514, 535, 537, 541: 증폭기
512: 감쇄기 522, 533: 전류원
532, 536, 538, 542: 저역통과필터
700: FMCW 레이더 710: FMCW 신호 발생기
720: 신호 처리부 730: 송신부
740: 국부 발진기 750: 수신부
100, 300, 500: Transceiver circuit
110: Voltage controlled oscillator
111, 113, 311, 313, 314, 520, 523, 543:
112, 312, 521: local oscillator
310, 531: FMCW signal generator
510, 515, 534: Bandpass filter
511, 513, 514, 535, 537, 541: amplifiers
512: attenuator 522, 533: current source
532, 536, 538, 542: low pass filter
700: FMCW radar 710: FMCW signal generator
720: Signal processing unit 730:
740: Local oscillator 750: Receiver

Claims (12)

주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) 신호를 발생시키는 FMCW 신호 발생기;
기설정된 신호를 발생시키는 국부 발진기(Local Oscillator);
상기 FMCW 신호와 상기 기설정된 신호를 합성하여 송신 신호를 생성하고, 상기 송신 신호를 송신하는 송신부;
상기 송신 신호가 목적물로부터 반사된 수신 신호를 수신하고 상기 기설정된 신호를 이용하여 상기 수신 신호로부터 상기 기설정된 신호의 신호 성분을 제거하는 수신부; 및
상기 FMCW 신호를 이용하여 상기 기설정된 신호의 신호 성분이 제거된 상기 수신 신호로부터 상기 FMCW 신호의 신호 성분을 제거함으로써 비트(beat) 주파수 신호를 검출하는 신호처리부를 포함하고,
상기 주파수 변조 연속파의 최소 주파수는 1 GHz 이상이고 최대 주파수는 2 GHz 이하이며,
상기 기설정된 신호는 6.2 GHz 이상 10.9 GHz 이하의 주파수를 갖고,
상기 FMCW 신호는 제1 신호와 제2 신호를 교대로 출력함으로써 생성되고, 상기 제1 신호와 제2 신호는 서로 상이한 대역폭과 변조도를 갖고, 상기 제1 신호가 상기 제2 신호로 교대되는 시점에 하강 에지(edge)가 생성되고, 상기 제2 신호가 상기 제1 신호로 교대되는 시점에 상승 에지가 생성되는 FMCW 레이더.
An FMCW signal generator for generating a frequency modulated continuous wave (FMCW) signal;
A local oscillator for generating a preset signal;
A transmitter configured to combine the FMCW signal with the preset signal to generate a transmission signal and transmit the transmission signal;
A receiving unit for receiving the reception signal reflected from the object and removing the signal component of the predetermined signal from the reception signal using the predetermined signal; And
And a signal processing unit for detecting a beat frequency signal by removing a signal component of the FMCW signal from the reception signal from which the signal component of the predetermined signal is removed using the FMCW signal,
The minimum frequency of the frequency-modulated continuous wave is 1 GHz or more, the maximum frequency is 2 GHz or less,
The predetermined signal has a frequency of 6.2 GHz to 10.9 GHz,
Wherein the FMCW signal is generated by alternately outputting a first signal and a second signal, wherein the first signal and the second signal have different bandwidths and modulation degrees from each other, and when the first signal is alternated with the second signal Wherein a falling edge is generated and a rising edge is generated when the second signal is alternated with the first signal.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 수신 신호는 상기 제1 신호에 대응하는 제1 시간 구간과 상기 제2 신호에 대응하는 제2 시간 구간으로 나누어 처리되는, FMCW 레이더.The FMCW radar according to claim 1, wherein the received signal is divided into a first time interval corresponding to the first signal and a second time interval corresponding to the second signal. 제 4 항에 있어서, 상기 제1 시간 구간과 상기 제2 시간 구간에는 상기 송신 신호와 상기 수신 신호 사이의 시간 지연에 대응하는 갭(gap)이 존재하는, FMCW 레이더.The FMCW radar according to claim 4, wherein a gap corresponding to a time delay between the transmission signal and the reception signal exists in the first time interval and the second time interval. 제 4 항에 있어서, 상기 제1 시간 구간 또는 상기 제2 시간 구간 중 적어도 하나의 시작 타이밍은 상기 상승 에지(edge) 또는 상기 하강 에지에 따라서 발생되는 트리거링(triggering) 신호에 기초하여 결정되는, FMCW 레이더.5. The method of claim 4, wherein at least one of the first time interval or the second time interval is determined based on a triggering signal generated according to the rising edge or the falling edge. Radar. 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW) 레이더의 제어 방법으로서,
주파수 변조 연속파 신호를 발생시키는 단계;
상기 FMCW 신호와 기설정된 신호를 합성하여 송신 신호를 생성하고, 상기 송신 신호를 송신하는 단계;
상기 송신 신호가 목적물로부터 반사된 수신 신호를 수신하고 상기 기설정된 신호를 이용하여 상기 수신 신호로부터 상기 기설정된 신호의 신호 성분을 제거하는 단계; 및
상기 FMCW 신호를 이용하여 상기 기설정된 신호의 신호 성분이 제거된 상기 수신 신호로부터 상기 FMCW 신호의 신호 성분을 제거함으로써 비트(beat) 주파수 신호를 검출하는 단계를 포함하고,
상기 주파수 변조 연속파의 최소 주파수는 1 GHz 이상이고 최대 주파수는 2 GHz 이하이며,
상기 기설정된 신호는 6.2 GHz 이상 10.9 GHz 이하의 주파수를 갖고,
상기 FMCW 신호는 제1 신호와 제2 신호를 교대로 출력함으로써 생성되고, 상기 제1 신호와 제2 신호는 서로 상이한 대역폭과 변조도를 갖고, 상기 제1 신호가 상기 제2 신호로 교대되는 시점에 하강 에지(edge)가 생성되고, 상기 제2 신호가 상기 제1 신호로 교대되는 시점에 상승 에지가 생성되는 FMCW 레이더의 제어 방법.
A frequency modulated continuous wave (FMCW) radar control method,
Generating a frequency modulated continuous wave signal;
Generating a transmission signal by combining the FMCW signal with a preset signal, and transmitting the transmission signal;
Receiving the reception signal reflected from the object and removing the signal component of the predetermined signal from the reception signal using the predetermined signal; And
And detecting a beat frequency signal by removing a signal component of the FMCW signal from the received signal from which the signal component of the predetermined signal has been removed using the FMCW signal,
The minimum frequency of the frequency-modulated continuous wave is 1 GHz or more, the maximum frequency is 2 GHz or less,
The predetermined signal has a frequency of 6.2 GHz to 10.9 GHz,
Wherein the FMCW signal is generated by alternately outputting a first signal and a second signal, wherein the first signal and the second signal have different bandwidths and modulation degrees from each other, and when the first signal is alternated with the second signal Wherein a falling edge is generated and a rising edge is generated when the second signal is alternated with the first signal.
삭제delete 삭제delete 제 7 항에 있어서, 상기 수신 신호는 상기 제1 신호에 대응하는 제1 시간 구간과 상기 제2 신호에 대응하는 제2 시간 구간으로 나누어 처리되는, FMCW 레이더의 제어 방법.The method of claim 7, wherein the received signal is divided into a first time interval corresponding to the first signal and a second time interval corresponding to the second signal. 제 10 항에 있어서, 상기 제1 시간 구간과 상기 제2 시간 구간에는 상기 송신 신호와 상기 수신 신호 사이의 시간 지연에 대응하는 갭(gap)이 존재하는, FMCW 레이더의 제어 방법.11. The method of claim 10, wherein a gap corresponding to a time delay between the transmission signal and the reception signal exists in the first time interval and the second time interval. 제 10 항에 있어서, 상기 제1 시간 구간 또는 상기 제2 시간 구간 중 적어도 하나의 시작 타이밍은 상기 상승 에지(edge) 또는 상기 하강 에지에 따라서 발생되는 트리거링(triggering) 신호에 기초하여 결정되는, FMCW 레이더의 제어 방법.11. The method of claim 10, wherein at least one of the start time of the first time period or the second time period is determined based on a triggering signal generated in response to the rising edge or the falling edge. Control method of radar.
KR1020160049950A 2016-04-25 2016-04-25 Fmcw radar with multi-frequency bandwidth and controlling method therefor KR101848729B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160049950A KR101848729B1 (en) 2016-04-25 2016-04-25 Fmcw radar with multi-frequency bandwidth and controlling method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160049950A KR101848729B1 (en) 2016-04-25 2016-04-25 Fmcw radar with multi-frequency bandwidth and controlling method therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170121480A KR20170121480A (en) 2017-11-02
KR101848729B1 true KR101848729B1 (en) 2018-04-13

Family

ID=60383563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160049950A KR101848729B1 (en) 2016-04-25 2016-04-25 Fmcw radar with multi-frequency bandwidth and controlling method therefor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101848729B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102142503B1 (en) * 2018-02-12 2020-08-07 한국항공대학교산학협력단 Device and method for wideband signal transmission of fmcw radar
KR102363729B1 (en) * 2020-09-10 2022-02-15 재단법인대구경북과학기술원 Detection apparatus using radar, and control method thereof
KR102259887B1 (en) * 2020-09-18 2021-06-02 세종대학교산학협력단 Post processing Technique to improve range resolution in FMCW LiDAR System

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002014159A (en) * 2000-06-29 2002-01-18 Mitsubishi Electric Corp Fm-cw radar apparatus
JP2005241330A (en) * 2004-02-25 2005-09-08 Mitsubishi Electric Corp Method for fm-cw radar failure diagnosis, derivation method for electrically delaying quantity, and fm-cw radar
JP2013137268A (en) * 2011-12-28 2013-07-11 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Fmcw radar system
KR101512719B1 (en) * 2014-07-16 2015-04-16 엘아이지넥스원 주식회사 Method for controlling transmission time of rf signal in fmcw apparatus
KR101512718B1 (en) * 2014-07-16 2015-04-16 엘아이지넥스원 주식회사 Fmcw apparatus for controlling transmission time of rf signal

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002014159A (en) * 2000-06-29 2002-01-18 Mitsubishi Electric Corp Fm-cw radar apparatus
JP2005241330A (en) * 2004-02-25 2005-09-08 Mitsubishi Electric Corp Method for fm-cw radar failure diagnosis, derivation method for electrically delaying quantity, and fm-cw radar
JP2013137268A (en) * 2011-12-28 2013-07-11 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Fmcw radar system
KR101512719B1 (en) * 2014-07-16 2015-04-16 엘아이지넥스원 주식회사 Method for controlling transmission time of rf signal in fmcw apparatus
KR101512718B1 (en) * 2014-07-16 2015-04-16 엘아이지넥스원 주식회사 Fmcw apparatus for controlling transmission time of rf signal

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170121480A (en) 2017-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. A CMOS 76–81-GHz 2-TX 3-RX FMCW radar transceiver based on mixed-mode PLL chirp generator
US9180357B2 (en) Multiple antenna interference rejection in ultra-wideband real time locating systems
CN1979217B (en) Radar detection and dynamic frequency selection
EP1290470B1 (en) Low probability of intercept coherent radar altimeter
EP2927706A1 (en) Hybrid radar system combining FMCW radar and pulsed radar
US9341710B2 (en) Sub-carrier successive approximation millimeter wave radar for high-accuracy 3D imaging
US11796636B2 (en) Radar front end with RF oscillator monitoring
WO2020180911A1 (en) Dithering fmcw radar parameters to mitigate spurious signals
KR101848729B1 (en) Fmcw radar with multi-frequency bandwidth and controlling method therefor
CN110501678B (en) Frequency modulation continuous wave radar transceiver
EP0462641B1 (en) Radar apparatus with jamming indicator and receiver device with jamming indicator
RU2315332C1 (en) Radiolocation station
US9310469B2 (en) Radar performance monitor, pulse-compression radar apparatus, and radar performance measuring method
US11480654B2 (en) Radar transceiver
Öztürk et al. Predistorter based K-band FMCW radar for vehicle speed detection
CN115800996A (en) Phase-locked loop, radio frequency signal transmitter, radar sensor and electronic equipment
RU2267137C1 (en) Monopulse radar station
RU2695799C1 (en) Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing
RU54679U1 (en) RADAR STATION
Fujiwara et al. A simple-structure FMCW radar test system using PLL-Gunn oscillator and fundamental mixer in 79 GHz band
KR101030746B1 (en) A radar receiver and a method of detecting a target thereof
EP3531162B1 (en) Chirp linearity detector for radar
KR20150102854A (en) System and Method for Ku-band Long Range Radar using Frequency-modulated Continuous Wave
Zhang et al. High frame rate stepped frequency through-wall imaging radar
CN219435042U (en) K-band phased array radar and security equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant