KR102038557B1 - 레이더 시스템의 신호 선형화 장치 및 방법 - Google Patents

레이더 시스템의 신호 선형화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운용 이전에 생성된 요구 주파수 전압의 룩업(Lookup) 테이블을 처프(Chirp) 신호 생성 및 수신 정보 수집 후에도 PLL을 통해 업데이트가 가능하도록 함으로써, 실시간 주파수 보정을 통해 구성품의 노화나 환경 변화와 무관하게 선형성을 유지할 수 있도록 하는 레이더 시스템의 신호 선형화 장치 및 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 온라인 보정 모드 및 운용 모드의 선택적 절환에 따른 스위칭 경로를 형성하는 선택 스위치, 상기 선택 스위치의 온라인 보정 모드에 따른 스위칭 제어에 의해 PLL 루프 경로가 형성되어, 주파수의 스텝 별로 제어 전압을 측정하여 룩업 테이블을 생성 및 업데이트하는 PLL 루프 경로 형성부, 상기 선택 스위치의 운용 모드에 따른 스위칭 제어에 의해, 디지털 신호를 아날로그 변환하여 처프 신호를 발생하는 디지털-아날로그 컨버터, 상기 PLL 루프 형성부로부터의 측정 제어 전압을 디지털 변환하는 아날로그-디지털 컨버터 및, 모드 상태에 따라 상기 선택 스위치를 제어하여, 운용 모드에서 주파수 제어전압을 상기 디지털-아날로그 컨버터에 전달하고, 온라인 보정 모드에서 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터의 제어 전압을 업데이트하는 MCU를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이더 시스템의 신호 선형화 장치 및 방법{Apparatus and Method for Signal Linearizing of Radar System}
본 발명은 레이더 시스템의 신호 선형화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 FMCW 레이더 시스템의 주파수 발생에 대해 온라인(On-line) 보정에 의한 개방형 주파수 제어를 수행함으로써, 온도 및 여러 환경 변화에 대해서 우수한 주파수 선형성을 유지할 수 있도록 하는 레이더 시스템의 신호 선형화 장치 및 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더 시스템에서 처프(Chirp) 신호의 선형성은 타켓 분해능 및 감지 거리를 결정하는 중요한 요소이며, 고해상도의 레이더를 구현하기 위해서는, 보다 빠른 시간에 보다 넓은 주파수 대역의 처프 신호가 생성될 것을 요구하고 있다.
종래, 이러한 처프 신호의 선형성 개선을 위한 다양한 방법이 제안되고 있는 바, 실제적인 운용 조건에서는 각각의 제안 방법이 완벽한 구조로서 구현되지 않고 있다.
도 1은 종래의 일반적인 처프 신호 생성을 위한 PLL(Phase Locked Loop) 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 일반적인 PLL 회로는, 기준 클럭을 입력으로 받아들여서 기준 클럭에 대해 N배의 주파수를 갖는 출력 클럭을 출력으로 생성하는 것으로서, 위상 주파수 검출기(PFD; Phase Frequency Detector)(10), 충전(Charge) 펌프(12), 루프 필터(14), 전압 제어 발진기(VCO; Voltage Controlled Oscillator)(16), 주파수 분주기(18)를 포함한다.
먼저, 위상 주파수 검출기(10)는 기준 클럭과 전압 제어 발진기(16)로부터의 분주된 출력 클럭 사이의 위상 및 주파수 차이를 비교하여 업/다운(Up/Down) 펄스를 생성하고, 충전 펌프(12)와 루프 필터(14)가 이산적인 업/다운 펄스를 상기 전압 제어 발진기(16)를 제어할 수 있는 아날로그 전압으로 변환함으로써, 상기 전압 제어 발진기(16)의 출력 주파수가 최종적으로는 기준 클럭 주파수의 N배가 되도록 제어하게 된다.
이러한 PLL 회로에 의한 주파수 생성은, 부궤환 제어에 의해 충분한 시간이 경과된 후에는 요구 주파수 생성이 가능하지만, 처프 상주(Chirp Dwell) 시간이 빠른 경우에는 부궤환 루프의 응답 특성이 선형성을 결정하게 된다.
도 2는 종래 PLL 회로에서의 처프 신호에 대한 선형 에러 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은 종래 PLL 회로에서의 톱니 파형에서 발생되는 주파수 왜곡 상태를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바에 따르면, 루프 응답이 빠른 경우와 느린 경우에 대한 추세선에 의한 처프 에러를 나타낸 것으로서, 루프 응답 특성 개선으로 선형이 개선될 수 있으나, 상주(Dwell) 시간이 아주 빠르거나 처프 신호의 형상이 삼각파가 아닌 톱니파형과 같은 일부 구간의 변화량이 클 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이 톱니 파형의 응답에 대해 주파수 왜곡 특성이 크게 나타난다.
다음에, 도 4는 종래의 일반적인 디지털-아날로그 컨버터를 이용한 개방형 주파수 제어 회로에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 디지털-아날로그 컨버터를 이용한 개방형 주파수 제어 회로는, MCU(20)와, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(22), 전압 제어 발진기(VCO)(24)를 포함하는 것으로서, 부궤환에 의한 주파수 제어가 아니라 전압 제어 발진기(24)의 전압을 직접 제어하는 방식이고, 상기 전압 제어 발진기(24)의 전압에 대한 주파수 응답 특성을 정확히 알고 있으면 선형 제어가 가능하다.
상기 종래의 디지털-아날로그 컨버터를 이용한 개방형 주파수 제어 회로는 상기 전압 제어 발진기(24)의 응답 특성에 따라 그 성능이 절대적으로 좌우되는 만큼, 전압 제어 발진기(24)의 특성은 모든 운용 온도 별 룩업(Lookup) 테이블 작업이 중요하며, 이러한 테이블 작업은 오프라인(Off-line) 상태에서 수행된다.
이는 부궤환 구조와 같은 지연 시간이 없어서 도 3과 같은 주파수 왜곡이 발생하지 않으나, 시간에 따른 전압 제어 발진기(24)의 물성 변화가 발생하는 경우에는, 기존 룩업 테이블과는 큰 오차가 발생하게 되고, 오차 보정을 위해서는 룩업 테이블의 별도 업데이트를 수행해야 하지만, 실제 운용 중에 오차 정도를 파악하기가 힘들고 룩업 테이블의 보정도 불가능하게 된다.
도 5는 종래의 일반적인 다이렉트 디지털 합성기(DDS) 회로의 구성을 나타낸 도면이고, 도 6은 종래 다이렉트 디지털 합성기 회로에서의 디지털 위상 주파수 관계를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다이렉트 디지털 합성기(DDS; Direct Digital Synthesizer)회로는, 합성기(30)와, 위상 레지스터(32), 위상 컨버터(34), 이디털-아날로그 컨버터(36)를 포함하는데, 기존 아날로그 방식과는 달리 위상 레지스터(32)에 저장된 위상에 대한 전압 값을 디지털-아날로그 컨버터(36)를 통해 출력함으로써 신호를 발생시킨다. 이때, 디지털적으로 시간에 따른 위상 변화를 조합하므로써 원하는 주파수 신호를 생성하게 된다.
디지털 적으로 신호를 생성하는 방식으로 이루어진 다이렉트 디지털 합성기 회로는 도 1 및 도 4에 각각 도시된 바와 같은 아날로그 방식에 비해 선형성이 절대적으로 우수하지만, 도 6에 도시된 바와 같이 인-밴드(In-Band) 내에 발생하는 의조(Spurious) 신호에 의해 오탐지가 발생할 수 있는 문제가 있으며, 주파수 한계로 인해 주로 저주파 대역에 사용되기 때문에, 밀리미터파 대역에 응용하기 위해서는 부가적인 업 컨버터를 필요로 한다는 불리함이 있다.
관련 기술로는 국내공개특허 제 2011-0076511호(주파수 변조 연속파 신호 발생 장치, 및 이를 구비한 거리 측정 장치)(2011.07.06)가 있다.
이와 같이, 종래의 신호 선형화 장치는 전압 제어 발진기의 전압에 대한 주파수 출력 특성을 온도에 따라 오프라인 상태에서 룩업 테이블화하여 작성한 것으로서, 룩업 테이블이 일단 작성되면 운용 중에는 수정될 수 없으며, 온도 센서를 통한 온도 측정 후에 오차를 발견하더라도 오차가 있는 해당 테이블 값에 근거하여 주파수를 제어해야 한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위해 이루어진 것으로서, 운용 이전에 생성된 요구 주파수 전압의 룩업(Lookup) 테이블을 처프(Chirp) 신호 생성 및 수신 정보 수집 후에도 PLL을 통해 업데이트가 가능하도록 함으로써, 실시간 주파수 보정을 통해 구성품의 노화나 환경 변화와 무관하게 선형성을 유지할 수 있도록 하는 레이더 시스템의 신호 선형화 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일측면에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 장치는, 온라인 보정 모드 및 운용 모드의 선택적 절환에 따른 스위칭 경로를 형성하는 선택 스위치, 상기 선택 스위치의 온라인 보정 모드에 따른 스위칭 제어에 의해 PLL 루프 경로가 형성되어, 주파수의 스텝 별로 제어 전압을 측정하여 룩업 테이블을 생성 및 업데이트하는 PLL 루프 경로 형성부, 상기 선택 스위치의 운용 모드에 따른 스위칭 제어에 의해, 디지털 신호를 아날로그 변환하여 처프 신호를 발생하는 디지털-아날로그 컨버터, 상기 PLL 루프 형성부로부터의 측정 제어 전압을 디지털 변환하는 아날로그-디지털 컨버터 및, 모드 상태에 따라 상기 선택 스위치를 제어하여, 운용 모드에서 주파수 제어전압을 상기 디지털-아날로그 컨버터에 전달하고, 온라인 보정 모드에서 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터의 제어 전압을 업데이트하는 MCU를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 PLL 루프 경로 형성부는, 상기 선택 스위치를 통해 출력되는 입력 전압의 주파수 신호를 출력하는 전압 제어 발진기, 궤환 루프 제어를 위해 일정량의 출력 신호 전력량을 분배하는 커플러, 상기 커플러로부터 궤환된 출력 주파수를 분주하는 디바이더, 상기 분주 주파수와 위상 비교되는 기준 주파수를 발생하는 기준 전압 제어 발진기, 상기 디바이더의 궤환 신호 분주 주파수와, 상기 기준 전압 제어 발진기의 기준 주파수 간의 주파수 차에 해당하는 전하를 발생하는 위상 검출기 및, 상기 위상 검출기의 발생 전하를 전압으로 변환하고, 고역의 의조(Spurious) 신호를 제거하는 루프 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위상 검출기는, 주파수가 로크(Lock)되면 상기 MCU에 로크 상태를 통보하고, 상기 MCU는 로크 상태의 통보에 따라 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터의 디지털 전압 값을 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 방법은, 온라인 보정 모드에서 선택 스위치에 의한 PLL 루프 경로 형성에 따라, 주파수 스텝 별로 제어 전압을 측정하여 룩업 테이블을 생성하는 제1단계, 상기 룩업 테이블의 생성이 완료되면, MCU가 운용 모드로 전환하여 처프 신호를 발생하는 제2단계 및, 상기 MCU가 한 주기의 연산 시간 동안 온라인 보정 모드로 전환하여 한 주기의 보정 개수만큼 제어 전압을 측정하고, 측정 제어 전압에 따라 상기 룩업 테이블을 업데이트하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계는, 위상 검출기가 제어 전압의 주파수가 로크(Lock)되는 상태를 검출하여 상기 MCU에 통보하고, 상기 MCU가 상기 제어 전압을 디지털 값으로 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3단계에서, 상기 MCU가 각 주기의 연산 시간마다 최대의 주파수 스텝 개수로 상기 룩업 테이블을 반복적으로 업데이트하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 처프 신호의 선형성 향상으로 레이더 분해능 및 탐지 거리의 향상이 가능하고, 분해능 및 탐지거리 향상으로 운전자에게 넓은 시야를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 오프라인 보정이 필요 없으므로 공정 단순화 및 원가 절감이 가능하게 된다.
도 1은 종래의 일반적인 처프 신호 생성을 위한 PLL 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 PLL 회로에서의 처프 신호에 대한 선형 에러 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 PLL 회로에서의 톱니 파형에서 발생되는 주파수 왜곡 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래의 일반적인 디지털-아날로그 컨버터를 이용한 개방형 주파수 제어 회로에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 종래의 일반적인 다이렉트 디지털 합성기(DDS) 회로의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 종래 다이렉트 디지털 합성기 회로에서의 디지털 위상 주파수 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 장치에서 장치의 운용을 위한 처프 신호의 프로파일 정보를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 장치에서 처프 신호의 발생 주기를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 방법에 대한 동작을 설명하는 플로우차트이다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 장치는, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(100)와, 선택 스위치(110), 전압 제어 발진기(VCO)(120), 커플러(Coupler)(130), 디바이더(Divider)(140), 기준 전압 제어 발진기(Reference OSC)(150), 위상 검출기(Phase Detector)(160), 루프 필터(Loop Filter)(170), 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(180), MCU(190)를 포함한다.
상기 디지털-아날로그 컨버터(100)는 디지털 신호를 상기 전압 제어 발진기(120)를 제어하기 위한 아날로그 전압으로 변환하는 기능을 수행한다.
상기 선택 스위치(110)는 상기 MCU(190)의 스위칭 제어에 따라 운용 모드 또는 온라인(On-line) 보정 모드에 대한 경로 선택을 위한 스위칭을 수행한다.
상기 전압 제어 발진기(120)는 상기 선택 스위치(110)를 통해 출력되는 입력 전압에 대한 주파수 신호를 출력한다.
상기 커플러(130)는 궤환 루프 제어를 위해 일정량의 출력 신호 전력량을 분배하는 기능을 수행한다.
상기 디바이더(140)는 기준 클럭 주파수와의 위상 비교를 하기 위해 상기 커플러(130)로부터 궤환된 출력 주파수를 분주하는 역할을 수행한다.
상기 기준 전압 제어 발진기(150)는 기준 클럭 주파수로 PLL 궤환 구조에서 궤환된 분주 주파수와 위상 비교되는 기준 주파수를 상기 위상 검출기(160)에 제공한다.
상기 위상 검출기(160)는 상기 디바이더(140)로부터의 궤환 신호 분주 주파수와, 상기 기준 전압 제어 발진기(150)로부터의 기준 클럭 주파수 간의 주파수 차에 해당하는 전하를 발생함과 더불어, 로크(Lcok) 상태를 확인하는 기능을 수행한다.
상기 루프 필터(170)는 상기 위상 검출기(160)로부터 발생되는 전하를 전압으로 변환하고 고역 대역의 의조(Spurious) 신호를 제거하는 역할을 수행한다.
상기 아날로그-디지털 컨버터(180)는 로크(Lock) 상태에서 상기 전압 제어 발진기(120)에 의해 제어되는 전압 값을 디지털 신호로 변환하는 기능을 수행한다.
상기 MCU(190)는 운용 모드에서 주파수 제어에 필요한 전압 정보를 상기 디지털-아날로그 컨버터(100)에 전달하고, 온라인 보정 모드에서 PLL 및 상기 아날로그-디지털 컨버터(180)로부터의 제어를 통해 상기 전압 제어 발진기(120)의 제어 전압을 업데이트하는 기능을 수행한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에서는, 처프 주파수는 통상과 같이 룩업 테이블에 근거하여 제어되지만, 상기 룩업 테이블이 오프라인 상태에서 생성되지 않고, 운용 전에 현재 온도 상태에서 PLL 루프에 의한 제어 전압 측정으로 초기 테이블을 생성하고, 운용 중에는 온라인(On-line) 상태에서 현재 상태의 온도에 대해 상시적으로 업데이트가 수행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 장치에서 장치의 운용을 위한 처프 신호의 프로파일 정보를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 레이더 시스템에서 처프 신호에 대한 정보(즉, 주파수 대역폭, 시간/주파수 편차(Deviation), 상주(Dwell) 시간, 주파수 스텝 개수)가 결정되면 운용 이전 상태에서 룩업 테이블 작업을 수행한다.
한편, 상기 룩업 테이블의 작업이 수행되는 경우에는, 상기 선택 스위치(110)가 상기 전압 제어 발진기(120)와, 커플러(130), 디바이더(140), 위상 검출기(160), 루프 필터(170)로 이어지는 PLL 루프 경로를 갖도록 스위칭 제어되며, 첫번째 주파수가 출력되도록 PLL이 부궤환 제어된다.
여기서는, 상기 선택 스위치(100)의 제어 스위칭에 따라, 상기 전압 제어 발진기(120)와, 커플러(130), 디바이더(140), 위상 검출기(160), 루프 필터(170)로 이어지는 PLL 루프 경로가 형성되므로, 해당 PLL 루프 경로에 포함된 구성을 PLL 루프 경로 형성부로 통칭할 수 있다.
그 상태에서, 주파수가 로크(Lock) 되면, 상기 위상 검출기(160)는 상기 MCU(190)에 로크(Lock) 상태를 알리고, 상기 MCU(190)는 상기 아날로그-디지털 컨버터(180)를 통해 해당 전압 제어 발진기(120)에서의 제어 전압을 디지털 값으로 저장한다. 처프 프로파일에 대한 나머지 주파수에 대해서도 상기 작업을 반복하여 룩업 테이블을 완성한다.
상기 룩업 테이블 작업이 완료된 후에는 운용 모드로 전환되어, 상기 선택 스위치(110)의 스위칭 경로가 상기 디지털-아날로그 컨버터(100) 측으로 전환되고, 상기 MCU(190)는 룩업 테이블의 저장된 값을 상기 디지털-아날로그 컨버터(100)에 전달하고, 상기 디지털-아날로그 컨버터(100)는 입력 디지털 신호를 아날로그 전압으로 변환하여 상기 전압 제어 발진기(120)를 제어하게 된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 장치에서 처프 신호의 발생 주기를 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 바에 따르면, 실제 레이더 운용 사항에서의 처프 신호의 발생 주기의 경우에, 처프 신호 발생에 따른 수신 데이터의 수집 후에는 이를 처리하기 위한 연산시간이 필요하다. 연산 시간 동안에 주파수 합성을 위한 대기 시간을 가짐으로 이 시간을 활용하여 룩업 테이블을 업데이트하는 온라인 보정을 수행한다.
여기서는, 한 주기의 연산 시간 동안 모든 주파수 스텝에 해당하는 제어 전압을 업데이트하는 것이 시간적으로 불가능하므로, 업데이트가 복수의 주기에 걸쳐서 나뉘어 진행한다.
즉, 주파수 스텝 개수가 1,000개라고 가정하면, 한 주파수를 업데이트하는 하는 시간을 고려하여 한 주기 연산 시간 동안 처리가능한 최대 개수를 계산하고, 최대 개수가 100개 라면 한 주기 동안 1 ∼ 100 까지 업데이트를 진행하고, 다음 주기 동안에는 101 ∼ 200 까지 업데이트하여 총 10주기 동안 1,000개의 업데이트를 모두 수행한다. 이러한 업데이트는 운용 시간 동안 무한 반복되어 해당 온도 조건에서 최적의 처프 선형성을 유지하게 된다.
이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 레이더 시스템의 신호 선형화 방법에 대한 동작을 도 10의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, MCU(190)는 온라인 보정 모드 하에서 선택 스위치(110)를 스위칭 제어함에 의해(S10), 상기 선택 스위치(110)로부터 전압 제어 발진기(120), 커플러(130), 디바이더(140), 위상 검출기(160), 루프 필터(170)로 PLL 루프 경로가 형성되어 주파수 스텝 별로 제어 전압을 측정하는 작업을 수행한다(S11).
상기 주파수 스텝 별로 제어 전압을 측정하는 작업을 수행함에 의해, 운영 모드 이전에 룩업 테이블이 생성되고(S12), 상기 MCU(190)는 아날로그-디지털 컨버터(180)를 통해 상기 전압 제어 발진기(120)로부터의 제어 전압을 디지털 값으로 저장함에 의해, 처프 프로파일의 모든 주파수에 대한 작업을 반복적으로 수행하여 룩업 테이블을 완성한다.
그 상태에서, 상기 MCU(190)는 운용 모드로 모드 전환이 이루어짐에 따라, 상기 선택 스위치(110)가 디지털-아날로그 컨버터(100) 측으로 스위칭 경로를 형성하도록 제어하고(S13), 처프 신호를 발생하여 디지털-아날로그 컨버터(100)에 의해 아날로그 변환되어 상기 전압 제어 발진기(120)를 제어할 수 있도록 한다(S14).
그 다음에, 상기 MCU(190)는 상기 선택 스위치(110)가 온라인 보정 모드에 따라 스위칭 경로를 형성할 수 있도록 제어하고(S15), 상기 아날로그-디지털 컨버터(180)를 통해 디지털 변환된 제어 전압 값을 한 주기의 보정 개수만큼 입력받아 측정하게 되고(S16), 상기 측정 결과에 따라 룩업 테이블을 업데이트한다(S17).
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100:디지털-아날로그 컨버터 110:선택 스위치
120:전압 제어 발진기 130:커플러
140:디바이더 150:기준 전압 제어 발진기
160:위상 검출기 170:루프 필터
180:아날로그-디지털 컨버터 190:MCU

Claims (6)

  1. 온라인(On-line) 보정 모드 및 운용 모드의 선택적 절환에 따른 스위칭 경로를 형성하는 선택 스위치;
    상기 선택 스위치를 통해 출력되는 입력 전압의 주파수 신호를 출력하는 전압 제어 발진기를 포함하며, 룩업 테이블의 생성 및 업데이트를 위해, 상기 선택 스위치의 온라인 보정 모드에 따른 스위칭 제어에 의해 PLL 루프 경로가 형성되어 주파수의 스텝 별로 상기 전압 제어 발진기의 제어를 위한 제어 전압을 측정하도록 구성되는 PLL(Phase Locked Loop) 루프 경로 형성부;
    상기 선택 스위치의 운용 모드에 따른 스위칭 제어에 의해, 디지털 신호를 아날로그 변환하여 처프 신호를 발생하는 디지털-아날로그 컨버터;
    상기 PLL 루프 경로 형성부에 의해 측정된 제어 전압을 디지털 변환하는 아날로그-디지털 컨버터; 및
    모드 상태에 따라 상기 선택 스위치를 제어하여, 상기 온라인 보정 모드에서 상기 아날로그-디지털 컨버터에 의해 디지털 변환된 제어 전압을 이용하여 상기 룩업 테이블을 생성 및 업데이트하고, 상기 운용 모드에서 상기 전압 제어 발진기의 제어를 위해 상기 룩업 테이블의 제어 전압을 상기 디지털-아날로그 컨버터에 전달하는 MCU를 포함하고,
    상기 PLL 루프 경로 형성부는,
    궤환 루프 제어를 위해 일정량의 출력 신호 전력량을 분배하는 커플러,
    상기 커플러로부터 궤환된 출력 주파수를 분주하는 디바이더,
    상기 분주 주파수와 위상 비교되는 기준 주파수를 발생하는 기준 전압 제어 발진기,
    상기 디바이더의 궤환 신호 분주 주파수와, 상기 기준 전압 제어 발진기의 기준 주파수 간의 주파수 차에 해당하는 전하를 발생하는 위상 검출기 및,
    상기 위상 검출기의 발생 전하를 전압으로 변환하고, 고역의 의조(Spurious) 신호를 제거하는 루프 필터를 더 포함하고,
    상기 위상 검출기는, 주파수가 로크(Lock)되면 상기 MCU에 로크 상태를 통보하고,
    상기 MCU는 로크 상태의 통보에 따라 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터의 디지털 전압 값을 저장하고,
    상기 MCU는,
    상기 온라인 보정 모드에서, 상기 선택 스위치의 제어를 통해 상기 전압 제어 발진기, 상기 커플러, 상기 디바이더, 상기 위상 검출기 및 상기 루프 필터로 이어지는 PLL 루프를 형성하여 주파수의 스텝 별로 제어 전압을 측정하고,
    상기 운용 모드에서, 상기 선택 스위치의 제어를 통해 상기 디지털-아날로그 컨버터 및 상기 전압 제어 발진기를 연결하여 상기 전압 제어 발진기를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 신호 선형화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 온라인(On-line) 보정 모드 및 운용 모드의 선택적 절환에 따른 스위칭 경로를 형성하는 선택 스위치; 상기 선택 스위치를 통해 출력되는 입력 전압의 주파수 신호를 출력하는 전압 제어 발진기를 포함하며, 룩업 테이블의 생성 및 업데이트를 위해, 상기 선택 스위치의 온라인 보정 모드에 따른 스위칭 제어에 의해 PLL 루프 경로가 형성되어 주파수의 스텝 별로 상기 전압 제어 발진기의 제어를 위한 제어 전압을 측정하도록 구성되는 PLL(Phase Locked Loop) 루프 경로 형성부; 상기 선택 스위치의 운용 모드에 따른 스위칭 제어에 의해, 디지털 신호를 아날로그 변환하여 처프 신호를 발생하는 디지털-아날로그 컨버터; 및 상기 PLL 루프 경로 형성부에 의해 측정된 제어 전압을 디지털 변환하는 아날로그-디지털 컨버터;를 포함하는 레이더 시스템의 신호 선형화 방법으로서,
    상기 온라인 보정 모드에서 상기 선택 스위치 및 상기 PLL 루프 경로 형성부에 의한 PLL 루프 경로 형성에 따라, 주파수 스텝 별로 상기 제어 전압을 측정하여 상기 룩업 테이블을 생성하는 제1단계;
    상기 룩업 테이블의 생성이 완료되면, MCU가 운용 모드로 전환하여 처프(Chirp) 신호를 발생하는 제2단계; 및
    상기 MCU가 한 주기의 연산 시간 동안 온라인 보정 모드로 전환하여 한 주기의 보정 개수만큼 제어 전압을 측정하고, 측정 제어 전압에 따라 상기 룩업 테이블을 업데이트하는 제3단계를 포함하고,
    상기 PLL 루프 경로 형성부는,
    궤환 루프 제어를 위해 일정량의 출력 신호 전력량을 분배하는 커플러,
    상기 커플러로부터 궤환된 출력 주파수를 분주하는 디바이더,
    상기 분주 주파수와 위상 비교되는 기준 주파수를 발생하는 기준 전압 제어 발진기,
    상기 디바이더의 궤환 신호 분주 주파수와, 상기 기준 전압 제어 발진기의 기준 주파수 간의 주파수 차에 해당하는 전하를 발생하는 위상 검출기 및,
    상기 위상 검출기의 발생 전하를 전압으로 변환하고, 고역의 의조(Spurious) 신호를 제거하는 루프 필터를 더 포함하고,
    상기 제1단계에서, 상기 위상 검출기가 제어 전압의 주파수가 로크(Lock)되는 상태를 검출하여 상기 MCU에 통보하고, 상기 MCU가 로크 상태의 통보에 따라 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터의 디지털 전압 값을 저장하고,
    상기 MCU는,
    상기 온라인 보정 모드에서, 상기 선택 스위치의 제어를 통해 상기 전압 제어 발진기, 상기 커플러, 상기 디바이더, 상기 위상 검출기 및 상기 루프 필터로 이어지는 PLL 루프를 형성하여 주파수의 스텝 별로 제어 전압을 측정하고,
    상기 운용 모드에서, 상기 선택 스위치의 제어를 통해 상기 디지털-아날로그 컨버터 및 상기 전압 제어 발진기를 연결하여 상기 전압 제어 발진기를 제어하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 신호 선형화 방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제3단계에서, 상기 MCU가 각 주기의 연산 시간마다 최대의 주파수 스텝 개수로 상기 룩업 테이블을 반복적으로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 신호 선형화 방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10520596B2 (en) 2015-02-19 2019-12-31 Mitsubishi Electric Corporation FM-CW radar and method of generating FM-CW signal
EP3460510B1 (en) 2016-05-16 2021-03-17 Mitsubishi Electric Corporation Fm-cw radar and method for generating fm-cw signal
CN108872951B (zh) * 2017-05-12 2021-08-10 比亚迪股份有限公司 汽车及汽车fmcw雷达的调制方法和调制系统
CN111505594A (zh) * 2020-04-30 2020-08-07 中国直升机设计研究所 一种便携式雷达信号模拟器
DE102020129764A1 (de) * 2020-11-11 2022-05-12 Endress+Hauser SE+Co. KG Füllstandsmessgerät

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100712547B1 (ko) * 2006-01-24 2007-05-02 삼성전자주식회사 복수의 주파수 영역에서 동작하는 위상 동기 루프

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0421520D0 (en) * 2004-09-28 2004-10-27 Qinetiq Ltd Frequency modulated continuous wave (FMCW) radar having improved frquency sweep linearity
KR100847799B1 (ko) * 2006-10-30 2008-07-23 지씨티 세미컨덕터 인코포레이티드 위상 동기 루프 및 그 온도 보상 방법
CN102437821A (zh) * 2011-11-30 2012-05-02 上海无线电设备研究所 一种合成孔径雷达发射机的线性化装置及方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100712547B1 (ko) * 2006-01-24 2007-05-02 삼성전자주식회사 복수의 주파수 영역에서 동작하는 위상 동기 루프

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
G. Montoro 외 4명. An LMS-based adaptive predistorter for cancelling nonlinear memory effects in RF power amplifiers. Asia-Pacific Microwave Conference IEEE. 2007., Pages 2421-2424.*

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