KR102100732B1 - 레이더 송, 수신기의 i/q 이미지 및 dc 옵셋 억압장치 및 그 방법 - Google Patents

레이더 송, 수신기의 i/q 이미지 및 dc 옵셋 억압장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 영역에서 주파수 상하향 변환 및 필터링을 통해 수신신호로부터 이미지와 DC 옵셋을 효율적으로 제거하여 레이더의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 상기 장치는, 발생된 Base Band 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 크기만큼 상향 변환하는 디지털 상향 변환부; 상기 상향 변환된 신호를 송신신호로 변환한 후, 안테나를 통해 전송하고, 안테나를 통해 신호를 수신하는 송, 수신부; 상기 송, 수신부를 통해 수신된 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 크기만큼 하향 변환하는 디지털 하향 변환부; 및 상기 하향 변환된 신호로부터 이미지 신호 및 DC 옵셋신호를 제거하는 필터링부를 포함할 수 있다.

Description

레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치 및 그 방법{Apparatus and method for suppressing I/Q image and DC offset in Radar transceiver}
본 발명은 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 디지털 영역에서 주파수 상, 하향 변환 및 필터링을 통해 수신신호로부터 이미지와 DC 옵셋을 효율적으로 제거하여 레이더의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치 및 그 방법에 관한 것이다.
레이더는 RF신호를 공간상에 송신하고, 수신된 신호를 신호 처리하여 표적을 탐지, 추적하는 기능을 수행한다.
일반적으로 고주파 대역(RF)의 레이더 신호를 신호 처리 가능한 신호로 변환하는 과정을 거치게 되는데 주로 사용하는 방식은 Super-Heterodyne(슈퍼헤테로다인), Direct-Conversion(직접변환) 방식 등이 있다.
이러한 방식 중 가장 널리 사용되는 방식은 슈퍼헤테로다인 방식으로 구조는 복잡한 측면이 있지만 채널 선택성이 우수하여 통신 및 레이더에서 주로 사용된다.
그리고, 직접 변환 방식은 소자 수를 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있으나, 구조적으로 IQ Mismatch에 의한 이미지 문제와 LO Leakage 및 Flicker Noise에 의한 DC 옵셋 문제점을 가진다.
이러한 단점에도 최근에는 직접 변환 방식의 고집적 송수신 IC의 개발에 따라 상용 및 군용 송수신기에서 적용되고 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래 기술에 따른 직접 변환 방식의 레이더 송, 수신장치에 대하여 살펴보기로 하자.
도 1은 종래 기술에 따른 직접 변환 방식의 레이더 송, 수신장치의 블록 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 직접 변환 방식 송신기의 주파수 성분을 표현한 도면이며, 도 3은 종래 기술에 따른 직접 변환 방식의 수신기의 수신신호 성분을 표현한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 직접 변환 방식의 레이더 송, 수신장치는, 고주파 전단부(10), 직접 변환 상향부(20), 파형 발생부(30), 직접 변환 하향부(40) 및 신호 처리부(50)를 포함할 수 있다.
고주파 전단부(10)는 써큘레이터와, 파워 증폭기와, 저잡음 증폭기로 구성될 수 있으며, 직접변환 상향부(20)를 통해 상향 변환된 송신신호를 파워 증폭하여 안테나를 통해 전송하고, 안테나를 통해 수신된 신호를 저잡음 증폭하여 직접변환 하향부(40)로 제공한다.
파형 발생부(30)는 전송할 신호를 발생하여 직접 변환 상향부(20)로 제공하고, 직접 변환 상향부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 파형 발생부(30)에서 발생된 신호(Radar Waveform)를 원하는 송신신호로 주파수 상향 변환하여 고주파 전단부(10)를 통해 전송된다. 여기서, 상향 변환된 신호는 Fundamental 신호(ωb)외에 DC 옵셋 신호(F0) 및 이미지 신호(-ωb)를 포함한다.
직접 변환 하향부(40)는 고주파 전단부(10)를 통해 수신된 RF 신호를 Demodulator(믹서)를 이용하여 DC 부근으로 직접 주파수 하향 변환하고, 이후 A/D 변환하게 된다.
그리고, 직접 변환 하향부(40)는 RF대역에서 DC 대역으로 주파수 변환하는 과정에서 In-phase LO 신호와 Quadrature LO 신호를 곱한 후, I/Q 신호를 분리하여 신호 처리부(50)로 제공한다.
신호 처리부(50)는 분리된 I/Q 신호를 이용하여 표적을 추적 및 탐지를 수행하는 것이다.
이와 같이 고주파 전단부(10)를 통해 수신된 수신 신호는 도 3에 도시된 바와 같이, 원하는 수신 신호인(ωb)외에 DC 옵셋 신호(F0), 이미지 신호(-Wb)들이 포함된다.
이와 같은 직접 변환 방식은, 구조적 간단성 및 비용절감 측면에서 많은 장점이 있지만, RF 대역에서 DC 대역으로 주파수 변환하는 과정에서 In-phase LO 신호와 Quadrature LO 신호를 곱하여 I/Q 신호를 분리하게 된다. 이때 I/Q 신호의 Mismatch 및 LO Leakage 성분에 의해서 이미지 성분 및 DC 옵셋 성분이 나타나는 단점을 가진다.
또한, 종래에는 이미지 및 DC 옵셋 문제를 해결하기 위해 복잡한 알고리즘이나 부가적인 하드웨어를 이용해서 제거하는 방안 등이 연구 되었다. 그러나, 레이더와 같이 실시간 신호를 탐지 추적하는 시스템에서는 I/Q보정 및 DC 옵셋 제거를 위한 테스트 신호를 인가하기가 어렵고, 특히 군용 레이더와 같은 경우에는 대전자전 기능을 위해 매 NCP 마다 주파수를 Agile하기 때문에 현실적으로 보정 방식을 적용하기 어렵다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은, 직접변환 송수신 구조(one-chip화/소형/저비용 장점)를 적용하면서, 디지털 상, 하향 변환구조를 이용하여 수신 대역 내에 이미지 및 DC 옵셋을 효과적으로 제거할 수 있도록 한 것이다.
즉, 본 발명의 목적은, 디지털 영역에서 주파수 상, 하향 변환 및 필터링을 통해 수신신호로부터 이미지와 DC 옵셋을 효율적으로 제거하여 표적의 탐색 및 추적을 위한 레이더의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치는, 발생된 Base Band 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 크기만큼 상향 변환하는 디지털 상향 변환부; 상기 상향 변환된 신호를 송신신호로 변환한 후, 안테나를 통해 전송하고, 안테나를 통해 신호를 수신하는 송, 수신부; 상기 송, 수신부를 통해 수신된 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 크기만큼 하향 변환하는 디지털 하향 변환부; 및 상기 하향 변환된 신호로부터 이미지 신호 및 DC 옵셋신호를 제거하는 필터링부를 포함할 수 있다.
상기 안테나를 통해 송수신되는 신호는, Fundamental 신호, DC 옵셋 신호 및 이미지 신호를 포함할 수 있다.
상기 디지털 상향 변환부는, 옵셋 신호(+foffset)를 발생하는 NCO; 및 상기 Base Band 신호(I/Q신호)에 상기 NCO에서 발생된 옵셋 신호를 믹싱하여 Base Band 신호의 주파수를 디지털 상향 변환하는 복수의 믹서를 포함할 수 있다.
상기 디지털 하향 변환부는, 옵셋 신호(-foffset)를 발생하는 NCO; 및 상기 수신된 신호(I/Q)에 상기 NCO에서 발생된 옵셋 신호를 믹싱하여 수신 신호의 주파수를 디지털 상향 변환하는 복수의 믹서를 포함할 수 있다.
상기 필터링부는, 복수의 저역 통과 필터(LPF)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압방법은, 발생된 Base Band 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 크기만큼 주파수를 상향 변환하는 단계; 상기 상향 변환된 신호를 송신신호로 변환한 후, 안테나를 통해 전송하고, 안테나를 통해 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 크기만큼 주파수를 하향 변환하는 단계; 및 상기 하향 변환된 신호로부터 이미지 신호 및 DC 옵셋신호를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 안테나를 통해 송수신되는 신호는, Fundamental 신호, DC 옵셋 신호 및 이미지 신호를 포함할 수 있다.
상기 주파수를 상향 변환하는 단계는, NCO를 통해 옵셋 신호(+foffset)를 발생하는 단계; 및 상기 Base Band 신호(I/Q신호)에 상기 NCO에서 발생된 옵셋 신호를 복수의 믹서를 통해 믹싱하여 Base Band 신호의 주파수를 디지털 상향 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 주파수를 하향 변환하는 단계는, NCO를 통해 옵셋 신호(-foffset)를 발생하는 단계; 및 상기 수신된 신호(I/Q)에 상기 NCO에서 발생된 옵셋 신호를 복수의 믹서를 통해 믹싱하여 수신 신호의 주파수를 디지털 상향 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 필터링하는 단계는, 복수의 저역 통과 필터(LPF)를 이용하여 필터링을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 방법은 I/Q Mismatch를 보정하기 위한 복잡한 알고리즘 및 I/Q data를 수집하기 위한 별도의 시간을 필요로 하였으나, 별도의 아날로그적인 HW 추가 없이 DUC, DDC, LPF는 디지털 영역에 구현함으로써, 디지털 영역에서 주파수 상, 하향 변환 및 필터링을 통해서 이미지와 DC옵셋을 동시에 제거 할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 직접변환 송수신 구조(one-chip화/소형/저비용 장점)를 적용하면서, 디지털 상, 하향 변환구조를 이용하여 수신 대역 내에 이미지 및 DC 옵셋을 제거할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 목적은, 디지털 영역에서 주파수 상, 하향 변환 및 필터링을 통해 수신신호로부터 이미지와 DC 옵셋을 효율적으로 제거하여 표적의 탐색 및 추적을 위한 레이더의 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 직접 변환방식의 레이더 송, 수신장치를 나타낸 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 직접 변환 방식 송신기의 주파수 성분을 표현한 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 직접 변환 방식의 수신기의 수신신호 성분을 표현한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 도시된 DUC의 출력 신호를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 4에 도시된 DUC 처리 후, 주파수 성분을 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 4에 도시된 직접 변환 상향부에서 변환된 신호가 고주파 전단부를 통해 송신되는 송신신호에 대한 주파수 성분을 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 4에 도시된 직접 변환 하향부를 통과한 후의 주파수 성분을 나타낸 도면.
도 9는 도 4에 도시된 DDC의 출력신호를 설명하기 위한 도면.
도 10은 도 4에 도시된 DDC 처리 후, 수신신호의 주파수 성분을 설명하기 위한 도면.
도 11은 도 4에 도시된 필터링부의 필터링 처리 이후의 수신신호의 주파수 성분을 설명하기 위한 도면.
도 12는 종래의 직접 변환 방식의 레이더 송,수신기를 이용한 송수신 시험 결과를 나타낸 그래프.
도 13은 본 발명에 따른 직접 변환 방식의 레이더 송,수신기를 이용한 송수신 시험 결과를 나타낸 그래프.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시 예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면, 도 5는 도 4에 도시된 DUC의 출력 신호를 설명하기 위한 도면, 도 6은 도 4에 도시된 DUC 처리 후, 주파수 성분을 설명하기 위한 도면, 도 7은 도 4에 도시된 직접 변환 상향부에서 변환된 신호가 고주파 전단부를 통해 송신되는 송신신호에 대한 주파수 성분을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치는, 고주파 전단부(100), 직접 변환 하향부(200), DDC(Digital Down Converter)(300), 필터링부(400), 신호 처리부(500), 파형 발생부(600), DUC(Digital Up Converter)(700) 및 직접 변환 상향부(800)를 포함할 수 있다. 여기서, 고주파 전단부(100), 직접 변환 하향부(200) 및 직접 변환 상향부(800)의 상세 구성은 도 1에 도시된 종래 기술의 구성과 동일하기 때문에 상세 구성 및 동작의 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 레이더 송, 수신기에서, 신호 송신 동작에 대하여 살펴보기로 하자.
도 4에 도시된 파형 발생부(600)는 전송하기 위한 I/Q 신호(ωb)(Base Band 신호)를 발생하여 DUC(700)로 각각 제공한다. 여기서, 상기 DUC(700)는 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 믹서(710, 720) 및 NCO(730)를 포함할 수 있다.
DUC(700)는 디지털 도메인에서 상기 파형 발생부(600)를 통해 발생된 I/Q신호(ωb)에 NCO(730)에서 발생하는 발진신호(옵셋 주파수 : foffset)를 각각 믹싱하여 주파수를 각각 상향 변환(Wb + foffset)한 후, 상향 변환된 I/Q신호를 직접 변환 상향부(800)로 제공한다.
즉, DUC(700)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 파형 발생부(600)를 통해 발생된 I/Q신호(ωb)에 NCO(730)에서 발생된 +foffset 신호를 믹싱하여 Fundamental 신호인 ωb + ωoffset로 디지털 도메인에서 상향 변환하여 상향 변환된 신호를 직접 변환 상향부(800)로 제공한다.
정리하면, DUC(700)은 파형 발생부(600)에서 발생된 신호 즉, Base Band 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 주파수만큼 상향 변환하는 것이다.
직접 변환 상향부(800)는 상기 DUC(700)로부터 디지털 도메인에서 상향 변환된 ωb + ωoffset 신호를 송신신호로 상향 변환한 후, 상향 변환된 신호를 고주파 전단부(100)로 제공한다. 여기서, 직접 변환 상향부(800)를 통해 상향 변환된 신호에는 도 7에 도시된 바와 같이 원하는 송신신호인 Fundamental 신호 ωb + ωoffset, DC 옵셋 신호 F0 및 이미지 신호 -(ωb + ωoffset)를 포함할 수 있다.
고주파 전단부(100)는 상기 직접 변환 상향부(800)를 통해 변환된 신호 즉, Fundamental 신호, DC 옵셋 신호 및 이미지 신호를 파워 증폭한 후, 안테나를 통해 전송하는 것이다.
정리하면, 파형 발생부(600)를 통해 발생된 신호가 DUC(700)를 통과한 후의 주파수 성분은 도 6과 같으며, 도 6에 도시된 DUC(700) 통과신호가 직접 변환 상향부(800)를 통과한 경우, 해당 송신신호의 주파수 성분은 도 7에 도시된 바와 같다.
한편, 도 4 및, 도 8 내지 도 11을 참조하여 레이더 송,수신기에서, 수신 동작에 대하여 설명해 보기로 하자.
도 8은 도 4에 도시된 직접 변환 하향부를 통과한 후의 주파수 성분을 나타낸 도면, 도 9는 도 4에 도시된 DDC의 출력신호를 설명하기 위한 도면, 도 10은 도 4에 도시된 DDC 처리 후, 수신신호의 주파수 성분을 설명하기 위한 도면, 도 11은 도 4에 도시된 필터링부의 필터링 처리 이후의 수신신호의 주파수 성분을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 고주파 전단부(100)를 통해 수신된 신호는 직접 변환 하향부(200)를 통해 직접 변환 방식으로 하향 변환되고, 변환된 신호 즉, Fundamental 신호 ωb + ωoffset, DC 옵셋 신호 F0 및 이미지 신호 -(ωb + ωoffset)를 DDC(300)로 제공된다. 여기서, 상기 직접 변환 하향부(200)를 통해 하향 변환된 수신신호의 주파수 성분은 도 8에 도시된 바와 같으며, DDC(300)는 상기 직접 변환 하향부(200)를 통해 변환된 신호를 디지털 도메인에서 하향 변환하여 필터링부(400)로 제공한다.
즉, DDC(300)는 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 믹서(301, 320) 및 NCO(330)를 포함할 수 있다.
DDC(300)의 믹서(310, 320)는 직접 변환 하향부(200)를 통해 수신된 신호 중 Fundamental 신호 ωb + ωoffset에 NCO(330)에서 발진된 신호인 -foffset를 각각 믹싱하여 주파수를 ωb 신호로 하향 변환한다.
그리고, DDC(300)의 믹서(310, 320)는 직접 변환 하향부(200)를 통해 수신된 신호 중 DC 옵셋 신호인 F0에 NCO(330)에서 발진된 신호인 -foffset를 각각 믹싱하여 주파수를 F0 - foffset 로 하향 변환한다.
한편, DDC(300)의 믹서(310, 320)는 직접 변환 하향부(200)를 통해 수신된 신호 중 이미지 신호인 -(ωb + ωoffset)에 NCO(330)에서 발진된 신호인 -foffset를 각각 믹싱하여 이미지 신호를 -(ωb + 2 * ωoffset)로 하향 변환한다.
결과적으로, DDC(300)에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 수신신호의 Fundamental 신호, DC 옵셋 신호 및 이미지 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 주파수만큼 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 각각의 신호를 필터링부(400)로 제공한다.
필터링부(400)는 도 4에 도시된 바와 같이 I/Q신호를 각각 저역 통과 필터링을 수행하는 복수의 저역 통과 필터(410, 420)를 포함할 수 있다.
필터링부(400)의 각 저역 통과 필터(410, 420)는 DDC(300)에서 각각 하향 변환된 I/Q 신호의 Fundamental 신호인 ωb 신호만을 통과시키고, DC 옵셋 신호인 F0 - foffset와 이미지 신호인 -(ωb + 2 * ωoffset)를 차단(제거)한 후, 통과된 Fundamental 신호인 ωb를 신호 처리부(500)로 제공하는 것이다. 즉, 필터링부(400)는 도 11에 도시된 바와 같이 DC 옵셋 신호 및 이미지 신호가 제거된 Fundamental 신호만을 통과시켜 신호 처리부(500)로 제공한다.
신호 처리부(500)는 필터링부(400)로부터 제공되는 Fundamental 신호를 이용하여 표적의 탐지 추적 동작을 처리하는데, 신호 처리부(500)는 이미 공지된 기술로서, 구체적인 동작 설명은 생략하기로 한다.
상기한 본 발명에 따른 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치에 대한 송신 및 수신 동작에 상응하는 본 발명에 따른 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압방법에 대하여 간단하게 살펴보기로 한다.
먼저, 레이더 송,수신기를 이용한 송신 방법에 대하여 살펴보면, 신호 송신을 위한 Base Band 신호(I/Q 신호)를 각각 디지털 도메인에서 옵셋 주파수 만큼 상향 변환한다.
즉, DUC(Digital Up Converter)를 통해 Base Band 신호(ωb)에 NCO를 통해 발생된 옵셋 주파수 foffset를 각각 믹싱하여 주파수를 ωb + ωoffset 로 상향 변환한다.
그리고, 상향 변환된 ωb + ωoffset 신호를 DC 옵셋 신호(FO) 및 이미지 신호 -(ωb + ωoffset)를 포함하는 송신신호로 상향 변환한 후, 상향 변환된 신호를 파워 증폭한 후, 안테나를 통해 전송하는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 레이더 송,수신기에서의 신호 수신 방법에 대하여 살펴보자.
먼저, 안테나를 통해 수신된 수신신호를 저잡음 증폭한 후, 저잡음 증폭된 신호를 하향 변환하여 하향 변환된 Fundamental 신호 ωb + ωoffset, DC 옵셋 신호 F0 및 이미지 신호 -(ωb + ωoffset)를 DDC(Digital Down Converter)를 통해 옵셋만큼 하향 변환한다.
즉, DDC는 Fundamental 신호 ωb + ωoffset에 NCO에서 발진된 옵셋 신호인 -foffset를 각각 믹싱하여 주파수를 ωb 신호로 하향 변환한다.
그리고, DDC는 DC 옵셋 신호인 F0에 NCO에서 발진된 옵셋 신호인 -foffset를 각각 믹싱하여 주파수를 F0 - foffset 로 하향 변환한다.
한편, DDC는 이미지 신호인 -(ωb + ωoffset)에 NCO에서 발진된 신호인 -foffset를 각각 믹싱하여 이미지 신호를 -(ωb + 2 * ωoffset) 로 하향 변환한다.
결과적으로, DDC에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 수신신호의 Fundamental 신호, DC 옵셋 신호 및 이미지 신호를 디지털 도메인에서 옵셋만큼 주파수를 하향 변환하는 것이다.
이와 같이, 옵셋만큼 하향 변환된 I/Q신호의 Fundamental 신호인 ωb 신호, DC 옵셋 신호인 F0 - foffset, 이미지 신호를 -(ωb + 2 * ωoffset) 중, Fundamental 신호인 ωb 만을 통과시키고, DC 옵셋 신호인 F0 - foffset와 이미지 신호인 -(ωb + 2 * ωoffset)를 저역 통과 필터(LPF)를 통해 차단(제거)한다.
이와 같이 저역 통과 필터를 통과한 Fundamental 신호인 ωb를 신호를 이용하여 표적의 탐지 추적 동작을 수행하는 것이다.
도 12는 종래의 직접 변환 방식의 레이더 송,수신기를 이용한 송수신 시험 결과를 나타낸 그래프이고, 도 13은 본 발명에 따른 직접 변환 방식의 레이더 송,수신기를 이용한 송수신 시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 종래의 직접 변환 방식의 구조에서의 송수신 시험 결과를 살펴보면, 신호 처리부에서 표적의 탐지 및 추적을 위한 최종적인 신호에는 Fundamental 신호 외에, DC 옵셋 및 이미지 신호를 포함하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 종래에는 상기와 같이 수신신호에 Fundamental 신호 외에, DC 옵셋 및 이미지 신호를 포함하고 있어 표적의 탐지 및 추적에 어려움이 있었다.
그러나, 본 발명에 따른 레이더 송수신 장치를 적용한 송수신 시험결과를 살펴보면, 도 13에 도시된 바와 같이 수신신호에 대하여 DDC(300) 및 필터링부(400) 즉, 저역 통과 필터(410, 420)를 통해 Fundamental 신호 외에 DC 옵셋 신호 및 이미지 신호 성분이 제거됨을 확인할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 레이더 송수신 장치의 경우, DC 옵셋 및 이미지 신호 성분이 제거된 순수한 Fundamental 신호 성분만을 이용하기 때문에 표적의 탐지 및 추적이 용이하게 되는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나, 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 기능 혹은 모든 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치 및 그 방법을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 고주파 전단부
200 : 직접 변환 하향부
300 : DDC
310, 320, 710, 720: 믹서
330, 730 : NCO
400 : 필터링부
410, 420 : 저역 통과 필터
500 : 신호 처리부
600 : 파형 발생부
700 : DUC
800 : 직접 변환 상향부

Claims (10)

  1. 레이저 송, 수신기에 있어서,
    발생된 Base Band 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 크기만큼 상향 변환하는 디지털 상향 변환부;
    상기 상향 변환된 신호를 송신신호로 변환한 후, 안테나를 통해 전송하고, 안테나를 통해 신호를 수신하는 송, 수신부;
    상기 송, 수신부를 통해 수신된 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 크기만큼 하향 변환하는 디지털 하향 변환부; 및
    상기 하향 변환된 신호로부터 이미지 신호 및 DC 옵셋신호를 제거하는 필터링부를 포함하는 것인 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나를 통해 송수신되는 신호는, Fundamental 신호, DC 옵셋 신호 및 이미지 신호를 포함하는 것인 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 상향 변환부는,
    옵셋 신호(+foffset)를 발생하는 NCO; 및
    상기 Base Band 신호(I/Q신호)에 상기 NCO에서 발생된 옵셋 신호를 믹싱하여 Base Band 신호의 주파수를 디지털 상향 변환하는 복수의 믹서를 포함하는 것인 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 하향 변환부는,
    옵셋 신호(-foffset)를 발생하는 NCO; 및
    상기 수신된 신호(I/Q)에 상기 NCO에서 발생된 옵셋 신호를 믹싱하여 수신 신호의 주파수를 디지털 상향 변환하는 복수의 믹서를 포함하는 것인 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부는, 복수의 저역 통과 필터(LPF)를 포함하는 것인 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압장치.
  6. 레이저 송, 수신 방법에 있어서,
    발생된 Base Band 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 크기만큼 주파수를 상향 변환하는 단계;
    상기 상향 변환된 신호를 송신신호로 변환한 후, 안테나를 통해 전송하고, 안테나를 통해 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호를 디지털 도메인에서 옵셋 크기만큼 주파수를 하향 변환하는 단계; 및
    상기 하향 변환된 신호로부터 이미지 신호 및 DC 옵셋신호를 제거하는 단계를 포함하는 것인 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 안테나를 통해 송수신되는 신호는, Fundamental 신호, DC 옵셋 신호 및 이미지 신호를 포함하는 것인 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 주파수를 상향 변환하는 단계는,
    NCO를 통해 옵셋 신호(+foffset)를 발생하는 단계; 및
    상기 Base Band 신호(I/Q신호)에 상기 NCO에서 발생된 옵셋 신호를 복수의 믹서를 통해 믹싱하여 Base Band 신호의 주파수를 디지털 상향 변환하는 단계를 포함하는 것인 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 주파수를 하향 변환하는 단계는,
    NCO를 통해 옵셋 신호(-foffset)를 발생하는 단계;
    상기 수신된 신호(I/Q)에 상기 NCO에서 발생된 옵셋 신호를 복수의 믹서를 통해 믹싱하여 수신 신호의 주파수를 디지털 상향 변환하는 단계를 포함하는 것인 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제거하는 단계는, 복수의 저역 통과 필터(LPF)를 이용하여 필터링을 수행하는 것인 레이더 송, 수신기의 I/Q 이미지 및 DC 옵셋 억압방법.
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