KR101916000B1 - Attenuation system for reflection power with extended range to the level of output signal - Google Patents

Attenuation system for reflection power with extended range to the level of output signal Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a system for easily detecting a target signal by canceling an antenna reflected wave returned from a single antenna used in a low-pass radar using a single antenna and performing continuous transmission and reception with a phase inversion signal and, more specifically, to a reflected wave attenuation system extending a range of response to a change in a level of an output signal to enable attenuation performance of an output level change by applying a digital control unit, an LNA, and a variable attenuator, stably detecting a reflected wave signal, and using a phase inversion signal to remove a level change of a reception reflected wave signal according to a transmission output change. According to the present invention, the system may improve ability of a signal processing unit to separate a target signal by effectively removing a reflected wave inputted with the target signal and increase efficiency of removing the reflected wave by coping with a situation in a filed even if an output level of a transmission signal is changed and frequency operating in a wide band changes.

Description

출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템{ATTENUATION SYSTEM FOR REFLECTION POWER WITH EXTENDED RANGE TO THE LEVEL OF OUTPUT SIGNAL}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a reflected wave attenuating system,

본 발명은 단일 안테나를 사용하며 연속 송신과 수신을 하는 저피탐 레이더에 사용되는 단일 안테나에서 되돌아오는 안테나 반사파를 위상 반전 신호로 상쇄시켜 표적신호를 용이하게 탐지할 수 있도록 하는 시스템으로서, 보다 상세하게는 송신 출력 변화에 따른 수신 반사파 신호의 레벨 변화를 디지털 제어부와 LNA, 가변 감쇄기를 적용하여 안정적으로 반사파 신호를 감지하여 역위상 신호를 이용하여 제거함으로써 출력레벨 변화의 감쇄성능이 가능해지도록 하는 출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템에 관한 것이다.The present invention is a system for easily detecting a target signal by canceling an antenna reflection wave returned from a single antenna used in a GFIR radar using a single antenna and performing continuous transmission and reception with a phase inversion signal, The output signal of the digital control unit, the LNA, and the variable attenuator to detect the reflected wave signal by using the reversed phase signal, thereby enabling the attenuation performance of the output level change. To a reflected wave attenuation system that extends the range of correspondence to the level change of the reflected wave.

저피탐 레이더를 포함하는 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave; 주파수변조 연속파) 레이더는 주파수가 변하는 RF신호를 연속적으로 송신하고, 표적에 반사되어 수신되는 RF신호를 분석하여 표적의 위치와 거리를 감지하는 장치이다.A Frequency Modulation Continuous Wave (FMCW) radar, including a low-fat radar, continuously transmits a frequency-varying RF signal and analyzes the received RF signal reflected on the target to detect the position and distance of the target to be.

FMCW 레이더는 주파수를 연속해서 발생시키며 별도의 송신 정지 시간이 없어 송신과 수신이 동시에 되므로 시스템의 내부 구성 및 구현이 더 복잡해지는 단점이 있다.The FMCW radar generates frequencies continuously and has a separate transmission stopping time, which causes both transmission and reception to be performed simultaneously, which further complicates the internal configuration and implementation of the system.

도 1은 일반적인 레이더 시스템의 구조를 나타낸 블럭도이며, 도 2는 레이더 시스템에 입력되는 반사파와 표적신호의 특성을 나타낸 그래프, 도 3은 위상반전 신호를 이용하여 반사파를 감소시키는 감쇄시스템의 구조를 나타낸 블럭도이다.FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a general radar system, FIG. 2 is a graph showing characteristics of a reflected signal and a target signal input to a radar system, and FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of a decaying system for reducing a reflected wave using a phase inversion signal Fig.

일반적으로 레이더 시스템은 표적의 감지를 위해 필요한 RF신호를 발생시키도록 제어하거나 수신하여 분석하는 신호처리장치(10), 신호처리장치(10)의 제어에 따라 적절한 방식의 RF신호를 발생시키는 송수신장치(20), 송수신장치(20)에서 발생된 RF신호를 송신하거나 표적에서 반사된 RF신호를 수신하는 안테나(30)로 구성된다.Generally, a radar system includes a signal processing apparatus 10 for controlling or receiving and analyzing an RF signal required for detecting a target, a transceiver apparatus 10 for generating an RF signal of an appropriate type under the control of the signal processing apparatus 10, (20), an antenna (30) for transmitting an RF signal generated by the transceiver (20) or receiving an RF signal reflected from a target.

그런데 안테나(30)에서 송수신장치(20)로 입력되는 RF신호에는 감시 대상이 되는 표적에 부딪혀서 반사된 표적신호와, 안테나(30) 자체에서 반사되어 들어오는 반사파가 혼재되어 있다. 안테나(30)가 송신용과 수신용으로 분리된 경우에는 RF신호가 격리되기 때문에 반사파의 영향이 없이 신호 처리가 가능하지만, 송신 및 수신 겸용으로 하나의 안테나(30)를 사용하는 경우에는 반사파가 큰 영향을 미치게 된다. 안테나(30)에서 반사되어 유입되는 반사파를 제거하지 않는 경우는 반사파의 출력 레벨 보다 낮은 출력 레벨을 갖는 표적신호의 검출이 어려워 수신 검출능력이 현저히 떨어지게 된다.In the RF signal input from the antenna 30 to the transceiver 20, the target signal reflected by the target to be monitored and the reflected wave reflected from the antenna 30 itself are mixed. In the case where the antenna 30 is separated for transmission and reception, the RF signal is isolated, so that the signal processing can be performed without the influence of the reflected wave. However, when one antenna 30 is used for both transmission and reception, It has a great influence. When the reflected wave reflected by the antenna 30 is not removed, detection of the target signal having an output level lower than the output level of the reflected wave is difficult, and the reception detection capability is remarkably deteriorated.

이를 개선하기 위해 중간주파수를 이용하거나 특정 대역에만 적용되는 디지털모듈을 사용하여 반사파를 감쇄시키는 시스템이 개시되었는데, 입력되는 반사파를 표적신호와 충분히 분리시키지 못하는 경우에 신호처리 성능이 떨어지는 문제점이 있으며, 특정 대역에 대해서만 적용이 가능한 한계가 있었다.In order to improve this, a system for attenuating reflected waves using an intermediate frequency or a digital module applied only to a specific band has been disclosed. However, there is a problem that the signal processing performance is poor when the input reflected wave can not be sufficiently separated from the target signal. There was a limit that can be applied only to a specific band.

또한 광대역 신호를 사용하거나 송신 신호 레벨 출력을 가변하는 경우, 또는 송신 RF신호의 주파수가 높은 경우에는 RF신호 검출기의 감지 레벨 범위가 좁아 출력이 변하거나 안테나 반사파 레벨이 변동되는 경우 반사파제거 기능이 미흡해져서 이의 개발 필요성이 대두되었다.Also, when using a wideband signal, varying the output level of the transmission signal, or when the frequency of the transmitted RF signal is high, the range of the detection level of the RF signal detector is narrow and the output is changed or the antenna reflection wave level fluctuates. The necessity of development of this has arisen.

본 발명의 출원인이 출원하여 특허를 받은 반사파 감쇄시스템에서는 안테나(30)를 통해 반사되는 반사 RF신호를 이용하여 위상이 반전된 감쇄 RF신호를 생성하고, 커플러를 통해 반사신호와 감쇄신호를 결합함으로써 반사파를 최소화하는 방법을 적용하고 있다.In the reflected wave attenuation system, which is applied and patented by the applicant of the present invention, the attenuated RF signal whose phase is inverted is generated by using the reflected RF signal reflected through the antenna 30, and the reflected signal and the attenuated signal are combined through the coupler And a method of minimizing the reflected wave is applied.

제1커플러(106)를 통과하여 송신경로 방향으로 전달된 RF신호는 가변감쇄기(108)에 입력된다. 가변감쇄기(108)는 제어시스템(도면 미도시)으로부터 입력된 정보에 포함된 출력 레벨에 맞추어 RF신호의 출력 레벨을 조절한다. 이 때문에 로컬국부발진 RF신호의 출력 레벨은 변화가 없으므로 감쇄시스템(100)의 내구 믹서의 구현이 안정적으로 이루어진다.The RF signal passed through the first coupler 106 and transmitted in the transmission path direction is input to the variable attenuator 108. The variable attenuator 108 adjusts the output level of the RF signal according to the output level included in the information input from the control system (not shown). Therefore, since the output level of the local local oscillation RF signal does not change, the implementation of the durability mixer of the attenuation system 100 is stably realized.

제어시스템은 감쇄시스템(100)의 운영에 필요한 출력 제어에 따라 RF신호의 출력을 조절한다.The control system regulates the output of the RF signal according to the output control required for the operation of the attenuation system (100).

가변감쇄기(108)에서 출력 레벨이 조절된 RF신호는 순환기(110)에 입력되는데, 순환기(110)로 입력된 RF신호는 안테나(30)를 거쳐서 감시대상이 되는 표적에게 송신된다.The RF signal whose output level is adjusted in the variable attenuator 108 is input to the circulator 110. The RF signal input to the circulator 110 is transmitted to the target to be monitored via the antenna 30. [

안테나(30)를 통하여 송신된 RF신호는 표적에 맞고 반사되어 다시 안테나(30)로 들어온다. 안테나(30)가 신호처리장치(10)로 전송하는 신호에는 1)송신경로에서 수신경로로 유입되는 누설신호, 2)표적에 맞고 반사된 표적신호, 3)안테나(30)의 연결부위에서 반사되어 들어오는 반사파가 모두 포함된다. 그리고 세 가지의 신호는 순환기(110)를 통과하여 모두 제2커플러(112)에 입력된다. 본 발명에서는 세 가지 신호 중에서 세 번째인 "안테나 연결부위 반사파"를 위상 반전신호를 발생시켜 결합함으로써 반사파를 감쇄시키도록 하고 있다.The RF signal transmitted through the antenna 30 is reflected by the target and then enters the antenna 30 again. The signals transmitted by the antenna 30 to the signal processing apparatus 10 include 1) a leakage signal that is introduced into the reception path in the transmission path, 2) a target signal that is reflected on the target, 3) All incoming reflections are included. Then, all three signals are input to the second coupler 112 through the circulator 110. In the present invention, the third one of the three signals, "reflection wave at the antenna connection site" is generated by combining the phase inversion signal to attenuate the reflected wave.

그러나 이러한 구성을 사용하는 경우에도 송신 RF신호의 출력이 변동되는 경우에는 안정된 감쇄 동작이 이루어지지 않아서 반사파의 유입으로 인한 신호의 왜곡이 커지는 문제점이 있었다.However, even when such a configuration is used, there is a problem that a stable attenuation operation is not performed when the output of the transmission RF signal fluctuates, and distortion of the signal due to the inflow of the reflected wave becomes large.

KRKR 10-2015-009348810-2015-0093488 AA KRKR 10-155782310-1557823 B1B1 KRKR 10-166664410-1666644 B1B1 KRKR 10-182891410-1828914 B1B1

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 하나의 안테나를 사용하여 연속파를 송수신하는 레이더 시스템 안테나에서 반사파 신호를 분리하고, 분리된 신호를 가변 감쇄기에 입력하여 LNA의 안정된 입력 레벨에 맞게 신호 레벨을 감쇄기를 제어하여 LNA에 입력하며, 입력된 신호를 일정한 이득으로 증폭하여 RF검출기에 입력하고, 안정된 반사파 신호를 검출하여 안테나 반사파 신호를 RF검출기에서 검출하고, A/D 변환하여 제어부에 입력한 후에 신호 레벨을 분석하여 감쇄를 안정적으로 할 수 있도록 하는 출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for separating a reflected wave signal from a radar system antenna that transmits and / or receiving a continuous wave using one antenna, inputs the separated signal to a variable attenuator, And inputs it to the LNA. The input signal is amplified with a constant gain and input to the RF detector. The stable reflected signal is detected, and the antenna reflection signal is detected by the RF detector. The A / D converted signal is input to the controller, And an object of the present invention is to provide a reflected wave attenuation system in which a range of correspondence to a level change of an output signal is expanded so that attenuation can be stably performed by analyzing the level.

또한 레이더 출력이 변동되거나, 반사파 신호의 레벨이 변동되는 경우 안정된 출력 가변 범위의 RF레벨 신호 검출이 가능하도록 하는 출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a reflected wave attenuation system that extends a range of correspondence to a level change of an output signal that enables detection of an RF level signal in a stable output variable range when a radar output fluctuates or a level of a reflected wave signal fluctuates .

또한 구성요소인 LNA의 출력단에 대역통과필터를 추가하여 신호의 검출 특성을 더욱더 향상시켜 안정된 신호 검출이 가능하도록 하는 출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a reflected wave attenuation system in which a band-pass filter is added to an output terminal of an LNA as a component to further enhance the detection characteristic of the signal to enable stable signal detection. do.

또한 구성요소인 LNA의 출력단에 고역통과필터를 추가하여 사용대역 밖의 신호 중 낮은 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거함으로써 수신 신호 검출 성능을 증가시킬 수 있도록 하는 출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Also, by adding a high-pass filter to the output of the LNA, which is a component, it is possible to increase the reception signal detection performance by removing the noise and the local oscillation signal in the low frequency band out of the used band, And to provide a reflected wave attenuation system that expands the reflection wave attenuation system.

또한 구성요소인 LNA의 출력단에 저역통과필터를 추가하여 사용대역 밖의 신호 중 높은 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거함으로써 수신 신호 검출 성능을 증가시킬 수 있도록 하는 출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Also, by adding a low-pass filter to the output of the LNA, which is a component, it is possible to increase the reception signal detection performance by removing noise and local oscillation signals in the high frequency band out of the used band, And to provide a reflected wave attenuation system that expands the reflection wave attenuation system.

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 레이더에 사용되는 단일 안테나(30)와 신호처리장치(10)의 연결부위에서 되돌아오는 반사파를 감쇄시키는 반사파 감쇄시스템으로서, 감시대상이 되는 표적에 송신할 RF신호를 발생시키는 신호발생부(202)와; 상기 신호발생부(202)에서 발생된 상기 RF신호의 일부를 분기시키는 제1커플러(204)와; 상기 표적에 반사되어 들어오는 표적신호와, 상기 안테나(30)와 신호처리장치(10)의 연결부위에서 반사되어 들어오는 반사파가 합쳐진 RF신호를 통과시키는 순환기(208)와; 상기 순환기(208)를 통과한 RF신호와, 반사파 감쇄신호를 결합하여 출력하는 제2커플러(210)와; 상기 제2커플러(210)에서 출력된 RF신호를 복수의 경로로 분기시키는 제3커플러(212)와; 상기 안테나(30)를 통해 반사되어 들어온 상기 반사파의 위상을 반전시킨 반사파 감쇄신호를 생성하여 상기 제2커플러(210)로 입력시키는 믹서(216)와; 상기 반사파의 출력과 위상을 감지하고, 상기 반사파를 상쇄시킬 반사파 감쇄신호의 출력과 위상을 결정하는 위상반전신호를 생성하여 상기 믹서(216)로 입력하는 제어부(218)와; 상기 제3커플러(212)에서 분기된 상기 RF신호의 출력과 위상을 제어하여 특정 레벨이 되도록 조절하는 반사파 검출부(222);를 포함하며, 상기 제2커플러(210)는 상기 순환기(208)로부터 입력된 반사파와, 상기 믹서(216)로부터 입력된 반사파 감쇄신호를 결합하여 상기 반사파를 감쇄시키는 것을 특징으로 한다.The present invention, which is devised to solve the above-described problems, is a reflected wave attenuation system for attenuating a reflected wave returned from a connection part between a single antenna 30 used in a radar and a signal processing apparatus 10, A signal generator 202 for generating an RF signal; A first coupler 204 for splitting a part of the RF signal generated by the signal generating unit 202; A circulator 208 for passing an RF signal including a target signal reflected on the target and a reflected wave reflected on a connection portion of the antenna 30 and the signal processing device 10; A second coupler 210 for combining and outputting an RF signal having passed through the circulator 208 and a reflected wave attenuation signal; A third coupler 212 for splitting the RF signal output from the second coupler 210 into a plurality of paths; A mixer 216 for generating a reflected wave attenuation signal in which the phase of the reflected wave reflected through the antenna 30 is inverted and input to the second coupler 210; A controller 218 for detecting the output and phase of the reflected wave, generating a phase inversion signal for determining the phase and output of the reflected wave attenuation signal to cancel the reflected wave, and inputting the generated phase inversion signal to the mixer 216; And a reflected wave detector 222 for controlling the output and phase of the RF signal branched by the third coupler 212 to be at a specific level. The second coupler 210 is connected to the circulator 208 And combines the input reflected wave and the reflected wave attenuation signal inputted from the mixer 216 to attenuate the reflected wave.

상기 반사파 검출부(222)는 상기 RF신호의 출력을 감소시키는 제1제어감쇄기(Variable Attenuator; 222a)와; 상기 제1제어감쇄기(222a)에서 출력된 RF신호의 출력을 증가시키는 제1LNA(Low Noise Amplifier; 222b)와; 상기 제1LNA(222b)에서 출력된 RF신호의 출력을 감소시키는 제2제어감쇄기(222c)와; 제2제어감쇄기(222c)에서 출력된 RF신호의 출력을 증가시키는 제2LNA(222d)와; 상기 제2LNA(222d)로부터 입력된 RF신호에서 아날로그 형태의 반사파 신호를 검출하는 RF신호검출기(222e)와; 상기 아날로그 형태의 반사파 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D컨버터(222f);를 포함한다.The reflected wave detector 222 includes a first attenuator (Variable Attenuator) 222a for reducing the output of the RF signal; A first LNA (Low Noise Amplifier) 222b for increasing the output of the RF signal output from the first control attenuator 222a; A second control attenuator 222c for reducing the output of the RF signal output from the first LNA 222b; A second LNA 222d for increasing the output of the RF signal output from the second control attenuator 222c; An RF signal detector 222e for detecting an analog type of reflected wave signal from the RF signal input from the second LNA 222d; And an A / D converter 222f for converting the analog type reflected wave signal into a digital signal.

상기 감쇄시스템(200)은 특정 사용대역 보다 높은 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거하는 저역통과필터(230g, 230h)가 부가된 반사파 검출부(230)와, 특정 사용대역 외의 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거하는 대역통과필터(240g, 240h)가 부가된 반사파 검출부(240)와, 특정 사용대역 보다 낮은 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거하는 고역통과필터(250g, 250h)가 부가된 반사파 검출부(250) 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The attenuation system 200 includes a reflected wave detector 230 to which low pass filters 230g and 230h for removing noise and a local oscillation signal in a frequency band higher than a specific frequency band are added, A reflected wave detector 240 to which bandpass filters 240g and 240h for removing a local oscillation signal are added and highpass filters 250g and 250h for removing noise and local oscillation signals in a frequency band lower than a specific frequency band, And a reflected wave detecting unit 250 for detecting the reflected wave.

본 발명에 따르면 표적신호와 함께 입력되는 반사파를 효과적으로 제거하여 신호처리부가 표적신호를 분리해내는 능력을 향상시킬 수 있고, 광대역에서 동작하는 주파수를 변화시키면서 송신 신호의 출력 레벨이 변화하여도 현장의 상황에 따른 대처가 가능해져서 반사파를 제거하는 효율이 증대되는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to effectively remove the reflected wave inputted together with the target signal, thereby improving the ability of the signal processing unit to separate the target signal, and even if the output level of the transmission signal changes while changing the operating frequency in the wide band, It is possible to cope with the situation, and the efficiency of removing the reflected wave is increased.

도 1은 일반적인 레이더 시스템의 구조를 나타낸 블럭도.
도 2는 레이더 시스템에 입력되는 반사파와 표적신호의 특성을 나타낸 그래프.
도 3은 위상반전 신호를 이용하여 반사파를 감소시키는 감쇄시스템의 구조를 나타낸 블럭도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 감쇄시스템의 구조를 나타낸 블럭도.
도 5는 반사파 검출부의 구조를 나타낸 블럭도.
도 6은 안테나에서 출력되는 송신 RF신호의 출력 레벨을 단계별로 나타낸 그래프.
도 7은 안테나에서 반사되는 반사 RF신호의 출력 레벨을 단계별로 나타낸 그래프.
도 8은 반사파 검출부에 포함된 가변감쇄기를 사용하여 반사 RF신호의 출력 레벨이 특정 레벨이 되도록 제어한 상태를 나타낸 그래프.
도 9는 반사파 검출부의 동작 전후의 반사 RF신호의 출력 레벨을 나타낸 그래프.
도 10 내지 12는 다른 실시예에 따른 반사파 검출부의 구조를 나타낸 블럭도.1 is a block diagram showing the structure of a general radar system;
2 is a graph showing characteristics of a reflected signal and a target signal input to a radar system;
3 is a block diagram illustrating the structure of a decaying system for reducing reflected waves using a phase inversion signal;
4 is a block diagram illustrating the structure of a damping system in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a structure of a reflected wave detecting unit.
6 is a graph showing an output level of a transmission RF signal output from an antenna in steps.
FIG. 7 is a graph showing the output level of a reflected RF signal reflected by an antenna step by step. FIG.
8 is a graph showing a state in which the output level of the reflected RF signal is controlled to be a specific level by using a variable attenuator included in the reflected wave detector.
9 is a graph showing output levels of reflected RF signals before and after operation of the reflected wave detecting unit.
10 to 12 are block diagrams showing the structure of a reflected wave detecting unit according to another embodiment;

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템"(이하, '감쇄시스템'이라 함)을 설명한다.Hereinafter, a "reflected wave attenuation system" (hereinafter referred to as a "attenuation system") in which the range of correspondence with the level change of the output signal is expanded according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 감쇄시스템의 구조를 나타낸 블럭도이며, 도 5는 반사파 검출부의 구조를 나타낸 블럭도, 도 6은 안테나에서 출력되는 송신 RF신호의 출력 레벨을 단계별로 나타낸 그래프, 도 7은 안테나에서 반사되는 반사 RF신호의 출력 레벨을 단계별로 나타낸 그래프, 도 8은 반사파 검출부에 포함된 가변감쇄기를 사용하여 반사 RF신호의 출력 레벨이 특정 레벨이 되도록 제어한 상태를 나타낸 그래프, 도 9는 반사파 검출부의 동작 전후의 반사 RF신호의 출력 레벨을 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating a structure of a decaying system according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram illustrating a structure of a reflected wave detector. FIG. 6 is a graph showing the output level of a transmitted RF signal output from an antenna And FIG. 7 is a graph showing the output level of the reflected RF signal reflected by the antenna in steps. FIG. 8 is a graph showing a state in which the output level of the reflected RF signal is controlled to be a specific level by using the variable attenuator included in the reflected wave detector. And FIG. 9 is a graph showing the output level of the reflected RF signal before and after the operation of the reflected wave detecting unit.

본 발명의 감쇄시스템(200)은 종래기술에 포함된 신호처리장치(10)와 안테나(30) 사이에 설치되어 사용되는 것이 일반적이지만, 다른 형태로 구성될 수도 있다.The attenuation system 200 of the present invention is generally installed and used between the signal processing apparatus 10 and the antenna 30 included in the prior art, but may be configured in other forms.

신호발생부(202)는 레이더 시스템에 정해진 대역에 맞게 설정된 주파수의 RF신호를 발생시키고, 신호발생부(202)에서 발생된 RF신호는 제1커플러(204)를 통과하여 제1증폭기(206)에 입력된다. 제1커플러(204)는 출력이 조절된 RF신호를 송신경로(안테나)와 위상반전경로(믹서)로 분기시킨다.The signal generator 202 generates an RF signal having a frequency set in accordance with a predetermined band in the radar system and the RF signal generated by the signal generator 202 passes through the first coupler 204 and is supplied to the first amplifier 206, . The first coupler 204 branches the RF signal whose output is adjusted to a transmission path (antenna) and a phase reversal path (mixer).

제1증폭기(206)는 발생된 RF신호의 출력이 정해진 조건에 맞으면서도 하모닉이나 노이즈가 발생하지 않도록 증폭시킨다.The first amplifier 206 amplifies the generated RF signal so that the output of the RF signal matches the predetermined condition, but does not generate harmonics or noise.

증폭된 RF신호는 순환기(208)에 입력되고, 순환기(208)에서 안테나(30)로 보내어져 송신 RF신호가 방사된다. 안테나(30)를 통해 출력된 RF신호는 감시대상이 되는 표적에 반사된 후 다시 수신되는데, 이를 표적신호라고 한다. 표적신호는 안테나(30)의 VSWR(voltage standing wave ratio)에 의해 반사되어 입력되는 반사파 신호와 함께 순환기(208)를 통하여 수신부로 입력된다.The amplified RF signal is input to the circulator 208, and is sent from the circulator 208 to the antenna 30 to radiate a transmission RF signal. The RF signal output through the antenna 30 is reflected on a target to be monitored and then received again, which is referred to as a target signal. The target signal is input to the receiver through the circulator 208 together with the reflected wave signal reflected by the voltage standing wave ratio (VSWR) of the antenna 30.

그리고 필요에 따라서는 제2커플러(210)의 앞쪽에 RF신호의 출력을 제한하는 리미터를 설치하여 과출력 신호가 수신부로 입력되는 것을 방지할 수 있다. 이때 RF신호 출력 레벨의 감소 기준은 수신부의 최대 입력을 고려하여 설정한다.If necessary, a limiter for limiting the output of the RF signal may be provided in front of the second coupler 210 to prevent the over-output signal from being input to the receiver. At this time, the reduction criterion of the RF signal output level is set in consideration of the maximum input of the receiver.

본 발명의 반사파 검출부를 구현하기 위해서 필요한 로컬신호를 스윕(sweep) 송신믹서 국부발진신호로 사용하기 때문에 제1커플러(204)를 이용 검출하여 믹서(216)와 제어부(218)로 입력되게 한다. 만약 로컬신호의 출력 레벨이 변하면 감쇄성능이 열화되므로 송신 RF신호의 출력 변화는 국부발진신호의 분배 후에 실행한다.Since the local signal necessary for implementing the reflection wave detector of the present invention is used as a sweep transmission mixer local oscillation signal, the first coupler 204 is detected and input to the mixer 216 and the controller 218. If the output level of the local signal changes, the attenuation performance deteriorates, so that the output change of the transmission RF signal is performed after the distribution of the local oscillation signal.

로컬신호의 분기를 위해서 제1커플러(204)의 출력단에 분배기(215)를 설치하고, 믹서(216)와 제어부(218)로 각각 신호를 전달하도록 한다.A divider 215 is provided at the output terminal of the first coupler 204 and a signal is transmitted to the mixer 216 and the controller 218 in order to branch the local signal.

제어부(218)에서 출력이 조절된 신호를 믹서(216)에 입력하여 위상이 반전된 신호로 변경하여 제3증폭기(220)에 입력하며, 증폭된 신호는 제2커플러(210)를 통해 표적신호 및 반사파 수신경로로 입력되며, 출력이 위상이 반전된 신호로 인해 반사파가 제거된다.The output signal of the control unit 218 is input to the mixer 216 to be converted into a signal whose phase is inverted and input to the third amplifier 220. The amplified signal is input to the second coupler 210 via the second coupler 210, And a reflected wave receiving path, and the reflected wave is removed due to the signal whose output is inverted in phase.

반사파가 제거된 신호는 제3커플러(212)로 입력되어 제2증폭기(214)의 입력으로 인가 되며, 제2증폭기(214)에서 출력이 증폭된 신호는 신호수신부(도면 미도시)로 보내져 표적신호의 검출에 사용된다.The signal with the reflected wave removed is input to the third coupler 212 and is applied to the input of the second amplifier 214. The signal amplified by the second amplifier 214 is sent to a signal receiver (not shown) It is used for signal detection.

본 발명의 초기 동작에서는 아직 위상반전 상쇄를 위한 감쇄신호의 발생 전이기 때문에 안테나(30)에서 반사된 반사파 신호가 안테나(30)에서 제2커플러(210)를 통과하여 제3커플러(212)에서 검출된다.In the initial operation of the present invention, the reflected signal reflected from the antenna 30 passes through the second coupler 210 from the antenna 30 and is transmitted from the third coupler 212 to the second coupler 210 since the attenuation signal for phase inversion cancellation has not yet been generated. .

안테나(30)에서 반사된 반사파 신호는 순환기(208)를 통하여 제2커플러(210)로 입력 후 통과하여 제3커플러(212)로 입력되며, 제3커플러(212)에서 검출된 RF신호는 반사파 검출부(222)에 입력된다.The reflected wave signal reflected by the antenna 30 passes through the circulator 208 to the second coupler 210 and is input to the third coupler 212. The RF signal detected by the third coupler 212 is reflected And is input to the detection unit 222.

반사파 검출부(222)는 도 5에 도시된 것과 같이 제1제어감쇄기(Variable Attenuator; 222a)와 제1LNA(Low Noise Amplifier; 222b), 제2제어감쇄기(222c), 제2LNA(222d), RF신호검출기(222e), A/D컨버터(222f)로 구성된다.5, the reflected wave detector 222 includes a variable attenuator 222a, a first LNA 222b, a second control attenuator 222c, a second LNA 222d, an RF signal 222b, A detector 222e, and an A / D converter 222f.

제1제어감쇄기(222a)와 제1LNA(222b)를 통과하면서 신호의 출력이 조절된 후, 다시 제2제어감쇄기(222c)와 제2LNA(222d)를 통과하면서 신호의 출력이 한 번 더 변동된 RF신호는 RF신호검출기(222e)에 입력된다. RF신호검출기(222e)는 입력된 RF신호에서 아날로그 형태의 반사파 신호를 검출한다.The output of the signal is adjusted while passing through the first control attenuator 222a and the first LNA 222b and then the output of the signal is further changed while passing through the second control attenuator 222c and the second LNA 222d The RF signal is input to the RF signal detector 222e. The RF signal detector 222e detects an analog type of reflected wave signal from the input RF signal.

검출된 반사파 신호는 A/D컨버터(222f)에 의해 디지털 신호로 변환되어 제어부(218)로 입력된다. 제어부(218)는 입력된 디지털 신호의 출력 레벨을 감지하여 미리 설정된 특정 레벨(0 ㏈m)이 되도록 제1제어감쇄기(222a) 및 제2제어감쇄기(222c)의 동작을 제어한다. 도 4와 5에서는 제어부(218)에서 제1제어감쇄기(222a) 및 제2제어감쇄기(222c)로 레벨 제어신호를 전송하는 경로를 각각 ⓐ와 ⓑ로 표시하였다.The detected reflected wave signal is converted into a digital signal by the A / D converter 222f and input to the control unit 218. [ The control unit 218 senses the output level of the input digital signal and controls the operation of the first control attenuator 222a and the second control attenuator 222c to a predetermined level (0 dBm). In FIGS. 4 and 5, paths for transmitting the level control signals to the first control attenuator 222a and the second control attenuator 222c in the control unit 218 are denoted by a and b, respectively.

제1제어감쇄기(222a) 및 제2제어감쇄기(222c)의 동작에 의해 반사파 신호의 출력이 일정하게 변동된 상태는 도 8에 도시되어 있는데, 동작의 편의를 위해 0 ㏈m 을 특정 레벨로 정하였지만 이 기준값은 장치의 특성에 따라 달라질 수 있다.The state in which the output of the reflected wave signal is constantly varied by the operation of the first control attenuator 222a and the second control attenuator 222c is shown in Fig. 8. For the convenience of operation, However, this reference value may vary depending on the characteristics of the apparatus.

반사파 신호의 출력을 감쇄시키지 않은 상태에서 출력을 특정 레벨로 조절한 후, 안테나 반사파의 감쇄를 위한 위상반전신호를 제어부(218)가 생성한다. 생성된 위상반전신호와 제1커플러(204)에서 분기되어 입력된 신호를 국부발진신호와 함께 믹서(216)로 입력하여 반사파 감쇄신호를 만들고, 제3증폭기(220)에 입력한다. 제3증폭기(220)에 의해 출력이 증폭된 반사파 감쇄신호는 제2커플러(210)에 입력되어 순환기(208)를 통해 입력된 RF신호와 합쳐지면서 위상 반전에 의해 반사파 신호를 제거한다.The control unit 218 generates a phase inversion signal for attenuating the antenna reflected wave after adjusting the output to a specific level without attenuating the output of the reflected wave signal. The generated phase inversion signal and the signal branched and input from the first coupler 204 are input to the mixer 216 together with the local oscillation signal to generate a reflected wave attenuation signal and input to the third amplifier 220. The reflected wave attenuation signal amplified by the third amplifier 220 is input to the second coupler 210 and is combined with the RF signal input through the circulator 208 to remove the reflected wave signal by phase inversion.

안테나(30)에서 출력되는 RF신호의 출력이 도 6의 그래프와 같이 변동되는 경우에는 RF신호의 검출 레벨이 제한적이어서 신호 검출이 제한적이거나 검출이 안 될 수 있다.When the output of the RF signal output from the antenna 30 fluctuates as shown in the graph of FIG. 6, the detection level of the RF signal is limited, so that the signal detection may be limited or not detected.

본 발명에서는 송신 RF신호의 출력 레벨이 변경되어도 RF신호의 검출 성능을 유지하기 위해 LNA와 제어감쇄기를 사용한다. 이러한 구성을 적용함으로써 감쇄 전의 안테나 반사파 신호를 특정 레벨로 제어하여 RF신호의 가변 범위를 넓게 사용할 수 있게 되며, 송신 RF신호의 출력 레벨의 변화에도 불구하고 반사파 감쇄효율을 극대화시킬 수 있게 된다.In the present invention, the LNA and the control attenuator are used to maintain the RF signal detection performance even when the output level of the transmitted RF signal is changed. By applying such a configuration, it is possible to control the antenna reflection wave signal before attenuation to a specific level so that the variable range of the RF signal can be widely used, and the reflected wave attenuation efficiency can be maximized despite the change of the output level of the transmission RF signal.

따라서 반사파 검출부(222)의 동작에 의해 가변하는 출력을 가진 반사파 신호의 경우에도 도 9에 도시된 바와 같이, 설정된 레벨로 반사파의 출력을 감쇄시킬 수 있게 된다.Therefore, even in the case of a reflected wave signal having an output variable by the operation of the reflected wave detector 222, the output of the reflected wave can be attenuated to a set level as shown in FIG.

반사파 신호의 감쇄 범위를 넓혀 신호의 출력이 변하거나 반사파 신호 레벨이 변하는 경우에도 반사파 성능 구현이 가능하다. 안테나 반사파를 제거하지 않은 상태로 수신 신호가 수신부로 입력되는 경우에는 수신 신호가 포화되어 수신부가 파괴되거나 정상적인 수신 신호의 검출이 안 될 수도 있다. 이와 같이 수신 신호가 감쇄되지 않을 경우에는 스위치(224)를 오프(OFF)하여 수신부를 보호하며, 감쇄성능이 다시 회복되면 제어부(218)가 감시하여 스위치(224)를 다시 온(ON)하여 반사파가 제거되도록 하면서 표적신호를 수신부로 보내어 표적 신호를 검출한다.It is possible to realize the reflected wave performance even when the output of the signal changes or the level of the reflected wave signal changes by widening the attenuation range of the reflected wave signal. When the received signal is input to the receiving unit without removing the antenna reflected wave, the received signal may be saturated and the receiving unit may be destroyed or a normal received signal may not be detected. If the reception signal is not attenuated, the switch 224 is turned off to protect the receiver. If the attenuation performance is restored, the controller 218 monitors the switch 224 to turn on the switch 224, The target signal is transmitted to the receiver so that the target signal is detected.

한편, 도 10 내지 12는 다른 실시예에 따른 반사파 검출부의 구조를 나타낸 블럭도이다.10 to 12 are block diagrams showing a structure of a reflected wave detecting unit according to another embodiment.

전술한 실시예에서는 반사파 검출부(222)의 내부에 특정 대역의 신호만을 통과시키거나 차단하는 필터가 포함되어 있지 않아서 레이더 시스템이 사용하는 모든 주파수 대역의 신호를 처리하도록 구성되어 있었다.In the above-described embodiment, the reflected wave detector 222 does not include a filter for passing or blocking only a signal of a specific band, and is configured to process signals of all frequency bands used by the radar system.

그러나 주파수 대역을 한정하여 신호의 통과와 처리가 이루어지도록 한다면 보다 효율적으로 반사파 감쇄 효과를 낼 수 있다.However, if the frequency band is limited and the signal is transmitted and processed, the effect of the reflected wave can be more effectively attenuated.

도 10에 도시된 반사파 검출부(230)에는 저역통과필터(230g, 230h)가 부가되어 있다. 저역통과필터(230g, 230h)는 사용대역 보다 높은 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거함으로써 반사파 검출부(222)의 검출 능력을 향상시킬 수 있다.Low-pass filters 230g and 230h are added to the reflected wave detector 230 shown in FIG. The low-pass filters 230g and 230h can improve the detection performance of the reflected wave detector 222 by removing noise and a local oscillation signal in a frequency band higher than the used band.

또한 도 11에 도시된 반사파 검출부(240)에는 대역통과필터(240g, 240h)가 부가되어 있다. 대역통과필터(240g, 240h)는 특정 사용대역 외의 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거함으로써 반사파 검출부(222)의 검출 능력을 향상시킬 수 있다.Bandpass filters 240g and 240h are added to the reflected wave detector 240 shown in FIG. The band-pass filters 240g and 240h can improve the detection capability of the reflected wave detector 222 by removing noise and local oscillation signals in the frequency bands outside the specific use band.

또한 도 12에 도시된 반사파 검출부(250)에는 도 10의 구성과는 반대로 고역통과필터(250g, 250h)가 부가되어 있다. 고역통과필터(250g, 250h)는 사용대역 보다 낮은 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거함으로써 기준 주파수 대역 보다 높은 대역의 신호만을 사용하게 된다. 이를 통해 반사파 검출부(222)의 검출 능력을 향상시킬 수 있다.12, high-pass filters 250g and 250h are added to the reflected wave detector 250, as opposed to the configuration shown in FIG. The high-pass filters 250g and 250h use only signals in a band higher than the reference frequency band by removing noise and local oscillation signals in a frequency band lower than the used band. Accordingly, the detection capability of the reflected wave detector 222 can be improved.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, As will be understood by those skilled in the art. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.

10 : 신호처리장치 20 : 송수신장치
30 : 안테나 40 : 스펙트럼 분석장치
200 : 감쇄시스템 202 : 신호발생부
204 : 제1커플러 206 : 제1증폭기
208 : 순환기 210 : 제2커플러
212 : 제3커플러 214 : 제2증폭기
215 : 분배기 216 : 믹서
218 : 제어부 220 : 제3증폭기
222, 230, 240, 250 : 반사파 검출부 224 : 스위치10: Signal processing device 20: Transceiver
30: antenna 40: spectrum analyzer
200: attenuation system 202: signal generator
204: first coupler 206: first amplifier
208: circulator 210: second coupler
212: third coupler 214: second amplifier
215: distributor 216: mixer
218: control unit 220: third amplifier
222, 230, 240, 250: Reflected wave detector 224:

Claims (3)

레이더에 사용되는 단일 안테나(30)와 신호처리장치(10)의 연결부위에서 되돌아오는 반사파를 감쇄시키는 반사파 감쇄시스템으로서,
감시대상이 되는 표적에 송신할 RF신호를 발생시키는 신호발생부(202)와;
상기 신호발생부(202)에서 발생된 상기 RF신호의 일부를 분기시키는 제1커플러(204)와;
상기 표적에 반사되어 들어오는 표적신호와, 상기 안테나(30)와 신호처리장치(10)의 연결부위에서 반사되어 들어오는 반사파가 합쳐진 RF신호를 통과시키는 순환기(208)와;
상기 순환기(208)를 통과한 RF신호와, 반사파 감쇄신호를 결합하여 출력하는 제2커플러(210)와;
상기 제2커플러(210)에서 출력된 RF신호를 복수의 경로로 분기시키는 제3커플러(212)와;
상기 안테나(30)를 통해 반사되어 들어온 상기 반사파의 위상을 반전시킨 반사파 감쇄신호를 생성하여 상기 제2커플러(210)로 입력시키는 믹서(216)와;
상기 반사파의 출력과 위상을 감지하고, 상기 반사파를 상쇄시킬 반사파 감쇄신호의 출력과 위상을 결정하는 위상반전신호를 생성하여 상기 믹서(216)로 입력하는 제어부(218)와;
상기 제3커플러(212)에서 분기된 상기 RF신호의 출력과 위상을 제어하여 특정 레벨이 되도록 조절하는 반사파 검출부(222);를 포함하며,
상기 제2커플러(210)는 상기 순환기(208)로부터 입력된 반사파와, 상기 믹서(216)로부터 입력된 반사파 감쇄신호를 결합하여 상기 반사파를 감쇄시키는 것을 특징으로 하는, 출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템.A reflected wave attenuation system for attenuating a reflected wave returned from a connection portion between a single antenna (30) used in a radar and a signal processing apparatus (10)
A signal generator 202 for generating an RF signal to be transmitted to a target to be monitored;
A first coupler 204 for splitting a part of the RF signal generated by the signal generating unit 202;
A circulator 208 for passing an RF signal including a target signal reflected on the target and a reflected wave reflected on a connection portion of the antenna 30 and the signal processing device 10;
A second coupler 210 for combining and outputting an RF signal having passed through the circulator 208 and a reflected wave attenuation signal;
A third coupler 212 for splitting the RF signal output from the second coupler 210 into a plurality of paths;
A mixer 216 for generating a reflected wave attenuation signal in which the phase of the reflected wave reflected through the antenna 30 is inverted and input to the second coupler 210;
A controller 218 for detecting the output and phase of the reflected wave, generating a phase inversion signal for determining the phase and the output of the reflected wave attenuation signal to cancel the reflected wave, and inputting the generated phase inversion signal to the mixer 216;
And a reflected wave detector 222 for controlling the output and phase of the RF signal branched by the third coupler 212 to be a specific level,
The second coupler 210 combines the reflected wave inputted from the circulator 208 and the reflected wave attenuation signal inputted from the mixer 216 to attenuate the reflected wave. Reflected wave attenuation system that extends the range of response. 제1항에 있어서,
상기 반사파 검출부(222)는
상기 RF신호의 출력을 감소시키는 제1제어감쇄기(Variable Attenuator; 222a)와;
상기 제1제어감쇄기(222a)에서 출력된 RF신호의 출력을 증가시키는 제1LNA(Low Noise Amplifier; 222b)와;
상기 제1LNA(222b)에서 출력된 RF신호의 출력을 감소시키는 제2제어감쇄기(222c)와;
제2제어감쇄기(222c)에서 출력된 RF신호의 출력을 증가시키는 제2LNA(222d)와;
상기 제2LNA(222d)로부터 입력된 RF신호에서 아날로그 형태의 반사파 신호를 검출하는 RF신호검출기(222e)와;
상기 아날로그 형태의 반사파 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D컨버터(222f);를 포함하는, 출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템.The method according to claim 1,
The reflected wave detection unit 222 detects
A first attenuator (Variable Attenuator) 222a for reducing the output of the RF signal;
A first LNA (Low Noise Amplifier) 222b for increasing the output of the RF signal output from the first control attenuator 222a;
A second control attenuator 222c for reducing the output of the RF signal output from the first LNA 222b;
A second LNA 222d for increasing the output of the RF signal output from the second control attenuator 222c;
An RF signal detector 222e for detecting an analog type of reflected wave signal from the RF signal input from the second LNA 222d;
And an A / D converter (222f) for converting the analog type of the reflected wave signal into a digital signal, the extended range corresponding to the level change of the output signal. 제2항에 있어서,
상기 감쇄시스템(200)은
특정 사용대역 보다 높은 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거하는 저역통과필터(230g, 230h)가 부가된 반사파 검출부(230)와,
특정 사용대역 외의 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거하는 대역통과필터(240g, 240h)가 부가된 반사파 검출부(240)와,
특정 사용대역 보다 낮은 주파수 대역의 노이즈 및 국부발진 신호를 제거하는 고역통과필터(250g, 250h)가 부가된 반사파 검출부(250) 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 출력신호의 레벨 변화에 대한 대응범위를 확장한 반사파 감쇄시스템.3. The method of claim 2,
The attenuation system (200)
A reflected wave detecting unit 230 to which low-pass filters 230g and 230h for removing noise and a local oscillation signal in a frequency band higher than a specific used band are added,
A reflected wave detector 240 to which bandpass filters 240g and 240h for removing noise and local oscillation signals in a frequency band other than the specific used band are added,
And a reflected wave detector (250) to which high-pass filters (250g, 250h) for removing noise and a local oscillation signal in a frequency band lower than a specific used band are added. Reflected wave attenuation system that extends the range of response.
KR1020180066249A 2018-06-08 2018-06-08 Attenuation system for reflection power with extended range to the level of output signal KR101916000B1 (en)

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