KR102174058B1 - Target simulator for unmanned aircraft mounted synthetic aperture radar - Google Patents

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KR102174058B1
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이종은
전영범
권순구
김진우
유응노
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엘아이지넥스원 주식회사
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Abstract

The present embodiments provide a target simulation device which receives a signal from a synthetic aperture radar (SAR) system of a frequency modulated continuous wave (FMCW) method, and generates and transmits a target signal, so as to test a function and performance of the SAR system of the FMCW method which can be mounted on an unmanned aerial vehicle.

Description

무인 비행체 탑재형 합성 개구 레이더용 표적 모의 장치 {Target simulator for unmanned aircraft mounted synthetic aperture radar}Target simulator for unmanned aircraft mounted synthetic aperture radar

본 발명이 속하는 기술 분야는 무인 비행체 탑재형 합성 개구 레이더용 표적 모의 장치에 관한 것이다.The technical field to which the present invention pertains relates to a target simulation device for a synthetic aperture radar mounted on an unmanned aerial vehicle.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present embodiment and does not constitute the prior art.

합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar, 이하 SAR)는 일반적으로 비행기 또는 인공 위성 등에 탑재되어 이동하는 동안, 여러 차례 지표로 빔을 방사하고 반사되어 수신된 신호에서 감지되는 도플러 주파수의 상대적 변화 특성을 이용하여 지표의 고분해능 정밀 이미지를 획득할 수 있는 레이더를 의미한다.Synthetic Aperture Radar (SAR) is generally mounted on airplanes or satellites and radiates beams to the ground several times while moving, using the characteristics of relative changes in Doppler frequency detected in the received signals. It refers to a radar that can acquire high-resolution, precise images of the surface.

SAR은 극초단파 영역의 초고주파를 활용하기 때문에 아지랑이, 가랑비, 눈, 구름, 연기 등의 기후 환경에 영향을 받지 않고, 육상 지형이나 바다를 관측할 수 있으며, 스스로 관측에 사용하는 에너지원을 전파하는 능동시스템이기 때문에 밤과 낮에 상관없이 이미지를 얻을 수 있다.Since SAR utilizes ultra-high frequencies in the microwave range, it is not affected by the climatic environment such as haze, drizzle, snow, clouds, and smoke, and can observe terrestrial topography or sea, and is an active propagating energy source used for self-observation. Because it is a system, images can be obtained regardless of night or day.

현재 무인 비행체에 탑재 가능한 3 kg 미만의 초소형 합성 개구 레이더 시스템이 없는 실정이며, 무인 비행체 탑재에 탑재하는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식의 초소형 합성 개구 레이더 시스템을 시험하는 장비 역시 없는 실정이다.Currently, there are no ultra-compact composite aperture radar systems of less than 3 kg that can be mounted on unmanned aerial vehicles, and there is no equipment to test the ultra-compact composite aperture radar system of the FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) type mounted on unmanned aerial vehicles.

한국등록특허공보 제10-1839041호 (2018.03.09.)Korean Registered Patent Publication No. 10-1839041 (2018.03.09.)

본 발명의 실시예들은 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식의 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템의 기능 및 성능을 시험하는 표적 모의 장치에 관한 것으로 FMCW 방식의 SAR 시스템으로부터 신호를 수신하여 표적 신호를 생성하고 송신하는 데 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention relate to a target simulation device that tests the function and performance of a frequency modulated continuous wave (FMCW) type SAR (Synthetic Aperture Radar) system, and generates a target signal by receiving a signal from the FMCW type SAR system. It has the main purpose of transmitting.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Still other objects, not specified, of the present invention may be additionally considered within the range that can be easily deduced from the following detailed description and effects thereof.

본 실시예의 일 측면에 의하면, FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식의 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템을 시험하는 표적 모의 장치에 있어서, 상기 FMCW 방식의 SAR 시스템으로부터 SAR 신호를 수신하고 상기 FMCW 방식의 SAR 시스템으로 표적 신호를 송신하는 신호 송수신부; 상기 신호 송수신부에 연결되며 표적의 거리를 모의하고 위상을 보정하여 상기 표적 신호를 생성하는 표적 발생부; 및 상기 신호 송수신부 및 상기 표적 발생부에 연결되며 상기 표적의 산란 특징을 나타내는 제어 파라미터를 설정하는 신호 점검부를 포함하는 표적 모의 장치를 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, in a target simulation device for testing a frequency modulated continuous wave (FMCW) Synthetic Aperture Radar (SAR) system, receiving an SAR signal from the SAR system of the FMCW method and the SAR of the FMCW method A signal transceiving unit for transmitting a target signal to the system; A target generating unit connected to the signal transmitting and receiving unit and generating the target signal by simulating a distance of a target and correcting a phase; And a signal checking unit connected to the signal transceiving unit and the target generating unit and configured to set a control parameter indicating a scattering characteristic of the target.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식의 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템으로부터 신호를 수신하고 표적 신호를 생성하고 송신하여, 무인 비행체에 탑재 가능한 FMCW 방식의 SAR 시스템의 기능 및 성능을 시험할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, an FMCW method that can be mounted on an unmanned aerial vehicle by receiving a signal from a frequency modulated continuous wave (FMCW) Synthetic Aperture Radar (SAR) system and generating and transmitting a target signal There is an effect that can test the function and performance of the SAR system.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if it is an effect not explicitly mentioned herein, the effect described in the following specification expected by the technical features of the present invention and the provisional effect thereof are treated as described in the specification of the present invention.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치를 예시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치를 회로 카드로 구현한 것을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치의 신호 처리를 예시한 도면이다.1 and 2 are diagrams illustrating a target simulation apparatus for testing an FMCW type SAR system according to embodiments of the present invention.
3 to 5 are diagrams illustrating an implementation of a target simulation device for testing an FMCW-type SAR system according to other embodiments of the present invention as a circuit card.
6 is a diagram illustrating signal processing of a target simulation device testing an FMCW type SAR system according to embodiments of the present invention.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, in describing the present invention, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured as matters apparent to those skilled in the art with respect to known functions related to the present invention, a detailed description thereof is omitted, and some embodiments of the present invention It will be described in detail through exemplary drawings.

본 발명은 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식의 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템으로부터 신호를 수신하고 표적 신호를 생성하고 송신하여, 무인 비행체에 탑재 가능한 FMCW 방식의 SAR 시스템의 기능 및 성능을 시험할 수 있는 모의 표적 장치에 관한 것이다.The present invention receives a signal from a Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) Synthetic Aperture Radar (SAR) system, generates and transmits a target signal, and can test the function and performance of an FMCW type SAR system that can be mounted on an unmanned aerial vehicle. It relates to a simulated target device.

합성 개구 레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR)는 일반적으로 비행기 또는 인공 위성 등에 탑재되어 이동하는 동안, 여러 차례 지표로 빔을 방사하고 반사되어 수신된 신호에서 감지되는 도플러 주파수의 상대적 변화 특성을 이용하여 지표의 고분해능 정밀 이미지를 획득할 수 있는 레이더를 의미한다.Synthetic Aperture Radar (SAR) is generally mounted on an airplane or satellite, and while moving, it radiates a beam to the ground several times and reflects it, using the characteristics of the relative change of the Doppler frequency detected in the received signal. It means a radar that can acquire a high-resolution, precise image of.

SAR는 극초단파 영역의 초고주파를 활용하기 때문에 아지랑이, 가랑비, 눈, 구름, 연기 등의 기후 환경에 영향을 받지 않고, 육상 지형이나 바다를 관측할 수 있으며, 스스로 관측에 사용하는 에너지원을 전파하는 능동시스템이기 때문에 밤과 낮에 상관없이 이미지를 얻을 수 있다.Since SAR utilizes ultra-high frequencies in the microwave range, it is not affected by the climatic environment such as haze, drizzle, snow, clouds, and smoke, and can observe terrestrial topography or sea, and is an active propagating energy source used for self-observation. Because it is a system, images can be obtained regardless of night or day.

무인 비행체는 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 이동체이다.An unmanned aerial vehicle is an airplane or helicopter-shaped mobile vehicle that can fly and manipulate by induction of radio waves without a pilot.

무인 비행체에 탑재 가능한 합성 개구 레이더용 무선주파수 신호 송수신 장치의 기본 구조는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 구조로 설계 가능하다. FMCW는 주파수 변조된 신호를 연속적으로 발사하는 방식이다. 위성 항법 모듈의 1 PPS 신호와 동기화된 클록 신호를 이용하여 송신 시점의 안테나 위치에 대응하는 정확한 SAR 영상을 복원할 수 있고, 경량 소형화 RF 송수신 장치를 제작할 수 있다.The basic structure of the radio frequency signal transmission/reception device for a composite aperture radar that can be mounted on an unmanned aerial vehicle can be designed as a frequency modulated continuous wave (FMCW) structure. FMCW is a method of continuously emitting a frequency modulated signal. An accurate SAR image corresponding to the antenna position at the time of transmission can be restored by using a clock signal synchronized with 1 PPS signal of the satellite navigation module, and a lightweight and compact RF transceiver can be manufactured.

무인 비행체에 탑재 가능한 합성 개구 레이더용 무선주파수 신호 송수신 장치는 국방 감시 정찰, 방재, 교통 감시 등에 이용이 가능하다. The radio frequency signal transmitting and receiving device for a composite aperture radar that can be mounted on an unmanned aerial vehicle can be used for defense surveillance, reconnaissance, disaster prevention, traffic monitoring, and the like.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치를 예시한 도면이다.1 and 2 are diagrams illustrating a target simulation apparatus for testing an FMCW type SAR system according to embodiments of the present invention.

펄스(Pulse) 방식의 SAR 표적 모의 장치는 신호 방식이 상이하여 FMCW 방식의 SAR 시스템에 적용할 수 없고, FMCW 방식의 레이더(Radar) 표적 모의 장치는 짧은 거리의 표적 모의가 곤란하여 FMCW 방식의 SAR 시스템에 적용할 수 없다. The pulse type SAR target simulator cannot be applied to the FMCW type SAR system because the signal method is different, and the FMCW type radar target simulator is difficult to simulate a short distance target, so the FMCW type SAR It cannot be applied to the system.

무인 비행체에 탑재 가능한 합성 개구 레이더용 무선주파수 신호 송수신 장치는 GPS 모듈에서 나오는 1 PPS 동기화 신호를 입력 받아 1 PPS 동기화 신호에 동기화 수MHz 기준 신호를 발생하도록 OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)를 구성한다. The radio frequency signal transceiving device for a composite aperture radar that can be mounted on an unmanned aerial vehicle constitutes an Oven Controlled Crystal Oscillator (OCXO) to generate a synchronization multi-MHz reference signal to 1 PPS synchronization signal by receiving 1 PPS synchronization signal from the GPS module.

무인 비행체에 탑재 가능한 합성 개구 레이더용 무선주파수 신호 송수신 장치는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식을 적용하며 FMCW는 주파수 변조된 신호를 연속적으로 발사하는 방식이다. 위성 항법 모듈의 1 PPS 신호와 동기화된 클록 신호를 이용하여 송신 시점의 안테나 위치에 대응하는 정확한 SAR 영상을 복원할 수 있고, 경량 소형화 RF 송수신 장치를 제작할 수 있다. 그리고 송신 신호 발생을 위한 모든 타이밍 신호를 기준 신호에 동기화된 신호로 재생하여 DDS(Direct Digital Synthesizer)와 ADC(Analog-to-Digital Converter)에 입력하여 송/수신 신호와 GPS 모듈에서 측정되는 신호를 동기화한다.The radio frequency signal transmitting and receiving device for a composite aperture radar that can be mounted on an unmanned aerial vehicle adopts the FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) method, and the FMCW is a method that continuously emits a frequency modulated signal. An accurate SAR image corresponding to the antenna position at the time of transmission can be restored by using a clock signal synchronized with 1 PPS signal of the satellite navigation module, and a lightweight and compact RF transceiver can be manufactured. In addition, all timing signals for generating transmission signals are reproduced as signals synchronized with the reference signal, and are input to DDS (Direct Digital Synthesizer) and ADC (Analog-to-Digital Converter), and transmit/receive signals and signals measured by the GPS module are stored. Synchronize.

FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치는 소형/초경량 FMCW 방식 SAR 시스템으로부터 신호를 수신 받아 표적의 모의 신호를 생성하고 이를 SAR 시스템으로 송신한다. 소형/초경량 FMCW 방식 SAR 시스템 개발 시 실제 비행 시험 전 지상에서 미리 SAR 시스템의 기능 및 성능을 확인할 수 있다.The target simulation device testing the FMCW type SAR system receives signals from the small/ultra-light FMCW type SAR system, generates a target simulation signal, and transmits it to the SAR system. When developing a small/ultra-light FMCW type SAR system, it is possible to check the function and performance of the SAR system in advance on the ground before the actual flight test.

도 1을 참조하면, FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치(10)는 신호 송수신부(100), 표적 발생부(200), 신호 점검부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a target simulation apparatus 10 for testing an FMCW type SAR system includes a signal transmission/reception unit 100, a target generation unit 200, and a signal inspection unit 300.

신호 송수신부(100)는 FMCW 방식의 SAR 시스템으로부터 SAR 신호를 수신하고 FMCW 방식의 SAR 시스템으로 표적 신호를 송신한다.The signal transmission/reception unit 100 receives the SAR signal from the FMCW type SAR system and transmits the target signal to the FMCW type SAR system.

표적 발생부(200)는 신호 송수신부(100)에 연결되며 표적의 거리를 모의하고 위상을 보정하여 표적 신호를 생성한다.The target generation unit 200 is connected to the signal transmission/reception unit 100 and generates a target signal by simulating the distance of the target and correcting the phase.

신호 점검부(300)는 신호 송수신부(100) 및 표적 발생부(200)에 연결되며 상기 표적의 산란 특징을 나타내는 제어 파라미터를 설정한다.The signal inspection unit 300 is connected to the signal transmission/reception unit 100 and the target generation unit 200 and sets control parameters representing scattering characteristics of the target.

제어 파라미터는 목표물의 산란 특징을 나타내는 원거리 전계 파라미터를 의미할 수 있다. 제어 파라미터는 여러 요인을 고려하는 복잡한 파라미터로 목표물 입사파의 편파, 입사각, 관측각, 목표물의 구조(크기, 모양), 표면 상태, 전기적 특성, 동작 주파수, 편파 등을 포함한다.The control parameter may mean a remote electric field parameter representing a scattering characteristic of a target. The control parameter is a complex parameter that considers several factors, and includes the polarization of the incident wave of the target, the angle of incidence, the angle of observation, the structure (size and shape) of the target, the surface state, electrical characteristics, operating frequency, and polarization.

도 2를 참조하면, FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치(10)는 표적 발생부(200), 신호 점검부(300), 신호 수신부(400), 및 신호 송신부(500)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 2, the target simulation device 10 for testing the SAR system of the FMCW method includes a target generation unit 200, a signal inspection unit 300, a signal receiving unit 400, and a signal transmitting unit 500. I can.

신호 송수신부(100)는 신호 수신부(400) 및 신호 송신부(500)를 포함할 수 있다. The signal transceiving unit 100 may include a signal receiving unit 400 and a signal transmitting unit 500.

신호 수신부(400)는 표적 발생부(200)에 연결되며 SAR 신호를 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 신호에서 중간 주파수(Intermediate Frequency) 신호로 변환한다.The signal receiving unit 400 is connected to the target generation unit 200 and converts the SAR signal from a radio frequency (RF) signal to an intermediate frequency signal.

신호 송신부(500)는 표적 발생부(200) 및 신호 점검부(300)에 연결되며 표적 신호를 중간 주파수 신호에서 무선 주파수 신호로 변환한다.The signal transmission unit 500 is connected to the target generation unit 200 and the signal check unit 300 and converts a target signal from an intermediate frequency signal to a radio frequency signal.

신호 송수신부(100), 표적 발생부(200), 신호 점검부(300), 신호 수신부(400), 및 신호 송신부(500)는 회로 카드로 구현될 수 있다.The signal transmission/reception unit 100, the target generation unit 200, the signal check unit 300, the signal reception unit 400, and the signal transmission unit 500 may be implemented as a circuit card.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치를 회로 카드로 구현한 것을 예시한 도면이다.3 to 5 are diagrams illustrating an implementation of a target simulation device for testing an FMCW-type SAR system according to other embodiments of the present invention as a circuit card.

표적 모의 장치는 복수의 회로 카드가 모체판에 삽입되는 구조로 형성된다.The target simulation device is formed in a structure in which a plurality of circuit cards are inserted into the mother body plate.

모체판은 회로 카드의 인터페이스를 제공하고 전원 공급 모듈을 통해 각 회로 카드에 전원을 공급한다.The mother board provides the interface of the circuit card and supplies power to each circuit card through the power supply module.

신호 송수신부는 송수신 RF 회로 카드, 표적 IF 회로 카드, 및 수신 IF 회로 카드를 포함하고, 표적 발생부는 표적 발생 회로 카드를 포함하고, 신호 점검부는 제어 회로 카드 및 국부 발생 회로 카드를 포함한다.The signal transmission/reception unit includes a transmission/reception RF circuit card, a target IF circuit card, and a reception IF circuit card, the target generation unit includes a target generation circuit card, and the signal check unit includes a control circuit card and a local generation circuit card.

송수신 RF 회로 카드는 SAR 신호를 무선 주파수 신호에서 중간 주파수 신호로 하향 변환하거나 중간 주파수 신호를 캐리어 주파수에 따른 무선 주파수 신호로 상향 변환한다. 송수신RF회로카드는 SAR로부터 수신한 RF 신호를 IF 대역으로 주파수 하향 변환(LO1 이용)을 수행할 수 있다. 송수신 RF 회로 카드는 표적 IF 회로 카드로부터 수신한 모의 표적 신호(IF대역)를 캐리어 주파수*Carrier Frequency)로 주파수 상향 변환(LO1 이용) 수행하여 SAR로 송신할 수 있다.The transmit/receive RF circuit card down-converts the SAR signal from a radio frequency signal to an intermediate frequency signal or up-converts the intermediate frequency signal into a radio frequency signal according to a carrier frequency. The transmit/receive RF circuit card may perform frequency down-conversion (using LO1) of the RF signal received from the SAR to the IF band. The transmit/receive RF circuit card may perform frequency up-conversion (using LO1) of the simulated target signal (IF band) received from the target IF circuit card to a carrier frequency*Carrier Frequency and transmit it to the SAR.

수신 IF 회로 카드는 중간 주파수 신호를 기저대역 주파수 신호로 하향 변환한다. 수신 IF 회로 카드는 송수신 RF 회로 카드로부터 수신한 IF 신호를 기저대역으로 주파수 하향 변환(LO2 이용)을 수행할 수 있다.The receiving IF circuit card down-converts the intermediate frequency signal to a baseband frequency signal. The receiving IF circuit card can perform frequency down-conversion (using LO2) of the IF signal received from the transmitting/receiving RF circuit card to the baseband.

표적 IF 회로 카드는 기저대역 주파수 신호를 중간 주파수 신호로 상향 변환한다. 표적 IF 회로 카드는 표적 발생 회로 카드로부터 수신한 아날로그 신호에 표적 위상을 모의하고 IF 대역으로 주파수 상향 변환(LO2 이용) 수행하고 신호 레벨을 조절할 수 있다. 표적 IF 회로 카드는 디지털 제어 감쇠기(Digital Control Attenuator)를 통해 레이더 반사 단면(Radar Cross Section)별로 신호 레벨을 제어할 수 있다.The target IF circuit card upconverts the baseband frequency signal to an intermediate frequency signal. The target IF circuit card can simulate the target phase on the analog signal received from the target generation circuit card, perform frequency up-conversion (using LO2) to the IF band, and adjust the signal level. The target IF circuit card can control the signal level for each radar cross section through a digital control attenuator.

제어 회로 카드는 표적의 산란 특징을 나타내는 제어 파라미터를 설정한다. 제어 회로 카드는 테스트 신호를 송신하여 자체 점검(Built In Test)을 수행하며, 레이더 반사 단면(Radar Cross Section)에 대한 파라미터를 설정한다.The control circuit card sets control parameters representing the scattering characteristics of the target. The control circuit card transmits a test signal to perform a built-in test, and sets parameters for the radar cross section.

국부 발생 회로 카드는 기준 신호를 송수신 RF 회로 카드, 수신 IF 회로 카드, 상기 수신 IF 회로 카드로 전달한다. 국부 발생 회로 카드는 외부 기준 신호를 수신하거나 기준 신호를 생성할 수 있다. 국부 발생 회로 카드는 신호의 주파수 변환을 위해 제1 국부 신호(LO1)와 제2 국부 신호(LO2)를 생성할 수 있다.The locally generated circuit card transmits the reference signal to the transmit/receive RF circuit card, the receive IF circuit card, and the receive IF circuit card. The locally generated circuit card may receive an external reference signal or generate a reference signal. The local generating circuit card may generate a first local signal LO1 and a second local signal LO2 for frequency conversion of the signal.

국부 발생 회로 카드는 제1 국부 신호, 제2 국부 신호, 및 클록 신호를 생성할 수 있다. 국부 발생 회로 카드는 제1 국부 신호를 송수신 RF 회로 카드로 전송하고, 제2 국부 신호를 수신 IF 회로 카드 및 표적 IF 회로 카드로 전송하고, 클록 신호를 수신 IF 회로 카드 및 표적 IF 회로 카드로 전송할 수 있다.The local generation circuit card may generate a first local signal, a second local signal, and a clock signal. The local generating circuit card transmits the first local signal to the transmit/receive RF circuit card, transmit the second local signal to the receiving IF circuit card and target IF circuit card, and transmit the clock signal to the receiving IF circuit card and target IF circuit card. I can.

표적 발생 회로 카드는 표적의 거리를 모의하고 위상을 보정하여 표적 신호를 생성한다. 표적 발생 회로 카드는 수신 IF 회로 카드로부터 수신한 기저대역 신호를 디지털 신호로 변환 후 표적 거리 모의 및 위상 보정을 수행하고 아날로그 신호로 변환을 수행한다.The target generation circuit card generates a target signal by simulating the distance of the target and correcting the phase. The target generating circuit card converts the baseband signal received from the receiving IF circuit card into a digital signal, then simulates a target distance, performs phase correction, and converts to an analog signal.

표적 발생 회로 카드는 수신 IF 회로 카드로부터 수신한 신호를 제1 대역 통과 필터, 제1 증폭기, 제2 대역 통과 필터, 및 아날로그 디지털 컨버터를 순차적으로 거쳐 처리부로 전달한다. 대역 통과 필터는 신호를 필터링하고, 증폭기는 신호를 증폭시키고, 대역 통과 필터는 신호를 필터링하고, 아날로그 디지털 컨버터는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.The target generation circuit card sequentially passes the signal received from the reception IF circuit card through a first band pass filter, a first amplifier, a second band pass filter, and an analog-to-digital converter to a processing unit. The band pass filter filters the signal, the amplifier amplifies the signal, the band pass filter filters the signal, and the analog-to-digital converter converts the analog signal into a digital signal.

표적 발생 회로 카드는 국부 발생 회로 카드로부터 수신한 클록 신호를 분배기를 거쳐 제1 발진기 및 제2 발진기로 분배하고, 제1 발진기를 통과한 신호를 아날로그 디지털 컨버터로 전달하고, 제2 발진기를 통과한 신호를 디지털 주파수 합성기를 거쳐 디지털 아날로그 컨버터로 전달한다. 발진기는 PLO(Phase Locked Loop + Voltage Controlled Oscillator)로 구현될 수 있다. 디지털 주파수 합성기는 제2 발진기로부터 수신한 신호에 맞춰서 파형 신호를 생성할 수 있다.The target generation circuit card distributes the clock signal received from the local generation circuit card to the first oscillator and the second oscillator through a divider, transfers the signal passed through the first oscillator to the analog-to-digital converter, and passes through the second oscillator. The signal is passed through a digital frequency synthesizer to a digital to analog converter. The oscillator may be implemented as a Phase Locked Loop + Voltage Controlled Oscillator (PLO). The digital frequency synthesizer may generate a waveform signal according to a signal received from the second oscillator.

표적 발생 회로 카드의 처리부는 표적의 거리를 모의하고 위상을 보정하여 표적 신호를 생성한다.The processing unit of the target generation circuit card generates a target signal by simulating the distance of the target and correcting the phase.

처리부가 생성한 표적 신호를 디지털 아날로그 컨버터, 제3 대역 통과 필터, 제2 증폭기, 및 제4 대역 통과 필터를 순차적으로 거쳐 표적 IF 회로 카드로 전달한다.The target signal generated by the processing unit is sequentially passed through a digital-to-analog converter, a third band-pass filter, a second amplifier, and a fourth band-pass filter to be transferred to the target IF circuit card.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치의 신호 처리를 예시한 도면이다.6 is a diagram illustrating signal processing of a target simulation device testing an FMCW type SAR system according to embodiments of the present invention.

FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치는 수신 IF 회로 카드에 연결된 트리거 생성기를 더 포함할 수 있다.The target simulator for testing the FMCW type SAR system may further include a trigger generator connected to a receiving IF circuit card.

트리거 생성기는 프리 트리거 신호를 생성하여 수신 IF 회로 카드로 전달할 수 있다. 제어 회로 카드는 프리 트리거 신호에 맞춰서 제어 파라미터를 설정할 수 있다.The trigger generator can generate a pre-trigger signal and pass it to the receiving IF circuit card. The control circuit card can set control parameters according to the pre-trigger signal.

트리거 생성기는 SAR 신호의 입력에 따른 프리 수신 트리거 신호를 생성하여 수신 IF 회로 카드로 전달할 수 있다. 제어 회로 카드는 SAR 신호를 입력받은 후 프리 트리거 신호 및 표적 발생 신호 간의 에지 시간 차이에 따른 표적 모의 가능 최소 거리를 산출할 수 있다. 표적 발생 회로 카드는 표적 발생 신호에 맞춰서 표적 신호를 생성할 수 있다. The trigger generator can generate a pre-reception trigger signal according to the input of the SAR signal and transmit it to the receive IF circuit card. After receiving the SAR signal, the control circuit card may calculate the minimum distance possible for target simulation according to the edge time difference between the pre-trigger signal and the target generation signal. The target generation circuit card may generate a target signal according to the target generation signal.

FMCW 방식의 SAR 시스템을 시험하는 표적 모의 장치는 표적 모의 가능 최소 거리를 수백 m (수 us)으로 설정할 수 있으며, 표적 모의 장치의 송신/수신 구간을 분리할 수 있고, 표적 발생 중 SAR 신호를 지속적으로 수신할 수 있다.The target simulation device testing the SAR system of the FMCW method can set the minimum distance for target simulation to several hundred m (several us), and the transmission/reception section of the target simulation device can be separated, and the SAR signal is continuously generated during target generation. You can receive it.

표적 모의 장치에 포함된 구성요소들은 복수의 모듈로 구현되거나 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Components included in the target simulation device may be implemented as a plurality of modules, or a plurality of components may be combined with each other to be implemented as at least one module. Components are connected to a communication path connecting a software module or a hardware module inside the device and operate organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.

표적 모의 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.The target simulation device may be implemented in a logic circuit by hardware, firmware, software, or a combination thereof, or may be implemented using a general purpose or specific purpose computer. The device may be implemented using a hardwired device, a Field Programmable Gate Array (FPGA), an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), or the like. In addition, the device may be implemented as a System on Chip (SoC) including one or more processors and controllers.

표적 모의 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.The target simulation apparatus may be mounted in a form of software, hardware, or a combination thereof on a computing device provided with hardware elements. Computing devices include all or part of a communication device such as a communication modem for performing communication with various devices or wired/wireless communication networks, a memory storing data for executing a program, and a microprocessor for calculating and commanding a program. It can mean a device.

본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for explaining the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.

10, 20: 표적 모의 장치
100: 신호 송수신부
200: 표적 발생부
300: 신호 점검부
400: 신호 수신부
500: 신호 송신부10, 20: target simulator
100: signal transmitting and receiving unit
200: target generation unit
300: signal inspection unit
400: signal receiver
500: signal transmitter

Claims (10)

FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식의 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템을 시험하는 표적 모의 장치에 있어서,
상기 FMCW 방식의 SAR 시스템으로부터 FMCW 방식의 SAR 신호를 수신하고 상기 FMCW 방식의 SAR 시스템으로 표적 신호를 송신하는 신호 송수신부;
상기 신호 송수신부에 연결되며 표적의 거리를 모의하고 위상을 보정하여 상기 표적 신호를 생성하는 표적 발생부; 및
상기 신호 송수신부 및 상기 표적 발생부에 연결되며 상기 표적의 산란 특징을 나타내는 제어 파라미터를 설정하는 신호 점검부를 포함하며,
상기 표적 모의 장치는 복수의 회로 카드가 모체판에 삽입되는 구조로 형성되며,
상기 신호 송수신부는 송수신 RF 회로 카드, 표적 IF 회로 카드, 및 수신 IF 회로 카드를 포함하고,
상기 표적 발생부는 표적 발생 회로 카드를 포함하고,
상기 신호 점검부는 제어 회로 카드 및 국부 발생 회로 카드를 포함하고,
상기 송수신 RF 회로 카드는 상기 FMCW 방식의 SAR 신호를 무선 주파수 신호에서 중간 주파수 신호로 하향 변환하거나 상기 중간 주파수 신호를 캐리어 주파수에 따른 무선 주파수 신호로 상향 변환하고,
상기 수신 IF 회로 카드는 상기 중간 주파수 신호를 기저대역 주파수 신호로 하향 변환하고,
상기 표적 IF 회로 카드는 상기 기저대역 주파수 신호를 상기 중간 주파수 신호로 상향 변환하고,
상기 표적 발생 회로 카드는 상기 표적의 거리를 모의하고 위상을 보정하여 상기 표적 신호를 생성하고,
상기 제어 회로 카드는 상기 표적의 산란 특징을 나타내는 제어 파라미터를 설정하고,
상기 국부 발생 회로 카드는 기준 신호를 상기 송수신 RF 회로 카드, 상기 수신 IF 회로 카드, 상기 수신 IF 회로 카드로 전달하며,
상기 국부 발생 회로 카드는 제1 국부 신호, 제2 국부 신호, 및 클록 신호를 생성하고, 상기 제1 국부 신호를 상기 송수신 RF 회로 카드로 전송하고, 상기 제2 국부 신호를 상기 수신 IF 회로 카드 및 상기 표적 IF 회로 카드로 전송하고, 상기 클록 신호를 상기 수신 IF 회로 카드 및 상기 표적 IF 회로 카드로 전송하며,
상기 표적 발생 회로 카드는,
상기 수신 IF 회로 카드로부터 수신한 신호를 제1 대역 통과 필터, 제1 증폭기, 제2 대역 통과 필터, 및 아날로그 디지털 컨버터를 순차적으로 거쳐 처리부로 전달하고,
상기 국부 발생 회로 카드로부터 수신한 클록 신호를 분배기를 거쳐 제1 발진기 및 제2 발진기로 분배하고, 상기 제1 발진기를 통과한 신호를 상기 아날로그 디지털 컨버터로 전달하고, 상기 제2 발진기를 통과한 신호를 디지털 주파수 합성기를 거쳐 디지털 아날로그 컨버터로 전달하고,
상기 처리부는 상기 표적의 거리를 모의하고 위상을 보정하여 상기 표적 신호를 생성하고,
상기 처리부가 생성한 표적 신호를 상기 디지털 아날로그 컨버터, 제3 대역 통과 필터, 제2 증폭기, 및 제4 대역 통과 필터를 순차적으로 거쳐 상기 표적 IF 회로 카드로 전달하며,
상기 수신 IF 회로 카드에 연결된 트리거 생성기를 더 포함하며,
상기 트리거 생성기는 프리 트리거 신호를 생성하여 상기 수신 IF 회로 카드로 전달하고,
상기 제어 회로 카드는 상기 프리 트리거 신호에 맞춰서 상기 제어 파라미터를 설정하며,
상기 트리거 생성기는 상기 FMCW 방식의 SAR 신호의 입력에 따른 프리 수신 트리거 신호를 생성하여 상기 수신 IF 회로 카드로 전달하고,
상기 제어 회로 카드는 상기 FMCW 방식의 SAR 신호를 입력받은 후 상기 프리 수신 트리거 신호 및 표적 발생 신호 간의 에지 시간 차이에 따른 표적 모의 가능 최소 거리를 산출하고,
상기 표적 발생 회로 카드는 상기 표적 발생 신호에 맞춰서 상기 표적 신호를 생성하며,
상기 FMCW 방식의 SAR 시스템은 무인 비행체에 탑재되고,
상기 FMCW 방식의 SAR 시스템은 GPS(Global Positioning System) 모듈의 1 PPS(Pulse Per Second) 신호와 동기화된 기준 신호를 이용하여 송신 시점의 안테나 위치에 대응하는 SAR 영상을 복원하고, 상기 GPS 모듈에서 나오는 상기 1 PPS 신호를 입력 받아 동기화된 상기 기준 신호를 발생시키는 OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)를 포함하며,
상기 모체판은 상기 복수의 회로 카드에 대한 인터페이스를 제공하고 전원 공급 모듈을 통해 상기 복수의 회로 카드에 전원을 공급하고,
상기 제어 회로 카드는 테스트 신호를 송신하여 상기 제어 회로 카드의 자체 점검(Built In Test)을 수행하고,
상기 제어 회로 카드는 레이더 반사 단면(Radar Cross Section)에 대한 파라미터를 설정하고,
상기 표적 IF 회로 카드는 디지털 제어 감쇠기(Digital Control Attenuator)를 통해 상기 레이더 반사 단면(Radar Cross Section) 별로 신호 레벨을 제어하고,
상기 제어 회로 카드는 상기 표적 모의 가능 최소 거리를 수백 미터 범위로 설정하고,
상기 송수신 RF 회로 카드는 송신 구간과 수신 구간을 분리하고, 표적 발생 중에 상기 FMCW 방식의 SAR 신호를 지속적으로 수신하며,
상기 제어 회로 카드가 설정하는 상기 제어 파라미터는 복수의 요인을 고려하는 복잡한 파라미터이며, 상기 제어 회로 카드는 상기 제어 파라미터에 (i) 목표물 입사파의 편파, (ii) 입사각, (iii) 관측각, (iv) 목표물의 구조(크기 및 모양), (v) 표면 상태, (vi) 전기적 특성, (vii) 동작 주파수를 모두 설정하는 것을 특징으로 하는 표적 모의 장치.In the target simulation device for testing the SAR (Synthetic Aperture Radar) system of the FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) method,
A signal transceiving unit for receiving an FMCW-type SAR signal from the FMCW-type SAR system and transmitting a target signal to the FMCW-type SAR system;
A target generating unit connected to the signal transmitting and receiving unit and generating the target signal by simulating a distance of a target and correcting a phase; And
A signal checking unit connected to the signal transceiving unit and the target generating unit and setting a control parameter indicating a scattering characteristic of the target,
The target simulation device is formed in a structure in which a plurality of circuit cards are inserted into the mother body plate,
The signal transmission/reception unit includes a transmission/reception RF circuit card, a target IF circuit card, and a reception IF circuit card,
The target generation unit includes a target generation circuit card,
The signal checking unit includes a control circuit card and a locally generated circuit card,
The transmission/reception RF circuit card down-converts the FMCW type SAR signal from a radio frequency signal to an intermediate frequency signal or up-converts the intermediate frequency signal into a radio frequency signal according to a carrier frequency,
The receiving IF circuit card down-converts the intermediate frequency signal to a baseband frequency signal,
The target IF circuit card up-converts the baseband frequency signal to the intermediate frequency signal,
The target generation circuit card generates the target signal by simulating the distance of the target and correcting the phase,
The control circuit card sets control parameters indicative of the scattering characteristics of the target,
The local generation circuit card transmits a reference signal to the transmission/reception RF circuit card, the reception IF circuit card, and the reception IF circuit card,
The local generation circuit card generates a first local signal, a second local signal, and a clock signal, transmits the first local signal to the transmission/reception RF circuit card, and receives the second local signal from the reception IF circuit card and Transmits to the target IF circuit card, and transmits the clock signal to the receiving IF circuit card and the target IF circuit card,
The target generation circuit card,
The signal received from the receiving IF circuit card is sequentially passed through a first band-pass filter, a first amplifier, a second band-pass filter, and an analog-to-digital converter to a processing unit,
The clock signal received from the local generation circuit card is distributed to a first oscillator and a second oscillator through a divider, and a signal passed through the first oscillator is transferred to the analog-to-digital converter, and a signal passed through the second oscillator. To a digital analog converter through a digital frequency synthesizer,
The processing unit generates the target signal by simulating the distance of the target and correcting the phase,
The target signal generated by the processing unit is sequentially passed through the digital-to-analog converter, a third band pass filter, a second amplifier, and a fourth band pass filter to the target IF circuit card,
Further comprising a trigger generator connected to the receiving IF circuit card,
The trigger generator generates a pre-trigger signal and transmits it to the receiving IF circuit card,
The control circuit card sets the control parameter according to the pre-trigger signal,
The trigger generator generates a pre-reception trigger signal according to the input of the FMCW type SAR signal and transmits it to the receiving IF circuit card,
The control circuit card receives the SAR signal of the FMCW method and calculates the minimum distance possible for target simulation according to the edge time difference between the pre-reception trigger signal and the target generation signal,
The target generation circuit card generates the target signal according to the target generation signal,
The FMCW type SAR system is mounted on an unmanned aerial vehicle,
The FMCW type SAR system restores the SAR image corresponding to the antenna position at the time of transmission by using a reference signal synchronized with 1 PPS (Pulse Per Second) signal of the GPS (Global Positioning System) module, and comes out from the GPS module. It includes an Oven Controlled Crystal Oscillator (OCXO) that receives the 1 PPS signal and generates the synchronized reference signal,
The mother plate provides an interface to the plurality of circuit cards and supplies power to the plurality of circuit cards through a power supply module,
The control circuit card performs a self-check (Built In Test) of the control circuit card by transmitting a test signal,
The control circuit card sets parameters for a radar cross section,
The target IF circuit card controls the signal level for each radar cross section through a digital control attenuator,
The control circuit card sets the target simulation possible minimum distance in a range of several hundred meters,
The transmission/reception RF circuit card separates the transmission section and the reception section, and continuously receives the FMCW type SAR signal during target generation,
The control parameter set by the control circuit card is a complex parameter that considers a plurality of factors. (iv) The target simulation device, characterized in that it sets all of the structure (size and shape) of the target, (v) surface condition, (vi) electrical characteristics, and (vii) operating frequency. 제1항에 있어서,
상기 신호 송수신부는 신호 수신부 및 신호 송신부를 포함하며,
상기 신호 수신부는 상기 표적 발생부에 연결되며 상기 FMCW 방식의 SAR 신호를 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 신호에서 중간 주파수(Intermediate Frequency) 신호로 변환하며,
상기 신호 송신부는 상기 표적 발생부 및 상기 신호 점검부에 연결되며 상기 표적 신호를 중간 주파수 신호에서 무선 주파수 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 표적 모의 장치.The method of claim 1,
The signal transceiving unit includes a signal receiving unit and a signal transmitting unit,
The signal receiver is connected to the target generator and converts the FMCW type SAR signal from a radio frequency (RF) signal to an intermediate frequency signal,
The signal transmission unit is connected to the target generation unit and the signal check unit, and converts the target signal from an intermediate frequency signal to a radio frequency signal. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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