KR102316907B1 - 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터 및 그의 에러 보상방법 - Google Patents

마이크로웨이브 수신기용 라디오미터 및 그의 에러 보상방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터는 마이크로웨이브 스위치, 마이크로웨이브 스위치와 동기화된 스위치를 포함하고, 상기 마이크로웨이브 스위치를 통해 입력된 신호에 소정의 이득값을 곱하는 디모듈레이터, 상기 디모듈레이터로부터 입력된 신호를 연산하여 출력값을 생성하는 인테그레이터, 상기 마이크로웨이브 스위치를 제어하기 위한 클록 신호의 듀티값을 조절하는 듀티 보정기, 상기 듀티 보정기와 상기 마이크로웨이브 스위치 사이에 위치하는 경로 스위치 및 상기 인테그레이터의 출력값에 기초하여, 상기 클록 신호의 듀티 보정값을 생성하는 컨트롤러를 포함한다. 이에 의하여, 디키 라디오미터 수신기에서 클록의 듀티(duty) 에러 Δt와 디모듈레이터의 이득 에러 ΔA(또는 미스매치(mismatch))에 의한 출력 에러전압을 보정할 수 있게 되며, 출력 에러전압의 보정을 통해 대상물체의 온도 TA를 정확히 측정할 수 있게 된다.

Description

마이크로웨이브 수신기용 라디오미터 및 그의 에러 보상방법{A RADIOMETER AND ERROR CALIBRATION METHOD OF THE SAME}
본 발명은 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터 및 그의 에러 보상방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 온도 감지를 위한 RF 방식의 온도 감지 수신기 중 하나인 디키 라디오미터(Dicke radiometer)의 수신기에서 스위칭 클록오차, 경로이득간의 오차에 의한 출력 에러전압을 보상하여 온도탐지의 정밀도를 향상시킨 에러 보상방법과 이를 적용한 라디오미터 수신기에 관한 것이다.
플랑크(Plank)의 흑체 복사 원리에 따르면 물질에서 복사되는 빛과 전파의 파장 및 성분의 양은 온도의 함수로 표현될 수 있다. 마이크로웨이브 주파수 영역(300MHz∼300GHz)에서는 레일리-진스(Raleigh-Jeans) 법칙에 의하여 복사신호(BP)는 아래 수학식 1과 같이 주파수의 제곱과 온도에 비례하는 값을 갖는다.
Figure 112021047041115-pat00001
(k: 볼츠만 상수, c: 진공 내에서의 광속, T: 절대온도, f: 주파수)
따라서, 안테나로 수신되는 주파수 BW 내의 복사전력(Pn)은 아래 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112021047041115-pat00002
이를 이용해 마이크로웨이브 수신기를 통해 수신된 복사전력, 즉, 노이즈 전력을 증폭하고 최종 측정함으로써 그에 비례하는 온도 측정이 가능해지는데, 이를 이용한 온도측정장치를 라디오미터(Radiometer)라 한다.
한편, 라디오미터는 라디오미터의 수신기 구조로 전전력형 라디오미터(total power radiometer)와 디키 라디오미터(radiometer)로 분류할 수 있는데, 수신된 복사전력(노이즈)을 단순히 증폭 및 출력해서 측정하는 전전력형 라디오미터에 비하여 디키 라디오미터는 매우 우수한 온도 해상도를 갖는다.
도 1은 일반적인 디키 라디오미터의 수신기 구조를 도시하는 블록도이다. 디키 라디오미터의 수신기에서 마이크로웨이브 스위치(SW)(2)와 디모듈레이터(demodulator)(4)는 동일한 클록(clock)으로 스위칭이 이루어지며, 탐지하고자 하는 물체의 온도는 안테나(1)를 통해 TA에 해당하는 복사전력으로 수신된다. 그리고, 비교대상인 기준온도(Tref)의 기준 잡음원(load)(3)이 구비되어 이를 통해 기준온도(Tref)에 의한 전력이 인가될 수 있다.
이때, 마이크로웨이브 스위치(SW)(2)가 안테나(1)로 연결될 때 디모듈레이터(4)는 제1 경로(P1)로 연결되고, 마이크로웨이브 스위치(SW)(2)가 기준 잡음원(load)(3)에 연결될 때 디모듈레이터(4)는 제2 경로(P2)로 연결된다. 따라서, 후단의 인테그레이터(5)에는 반주기 동안 안테나(1)를 통해 수신된 TA에 해당하는 전력이 인가되고, 나머지 반주기는 기준온도(Tref)에 해당하는 전력이 음수가 되어 입력된다. 이를 적분기(4)를 거치게 되면, 출력값이 아래 수학식 3과 같아지며, 결국 출력전압이 0이 된다.
Figure 112021047041115-pat00003
Figure 112021047041115-pat00004
전전력 라디오미터와 달리 디키 라디오미터는 출력이 TA-Tref가 되어 수신기의 TRX의 영향이 없고, 수신기 이득의 변화에도 둔감하며, Tref를 제어하여 측정하고자 하는 TA값도 구할 수 있다.
하지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 클록 t1과 t2가 정확히 같지 않거나, 디모듈레이터(4)의 이득인 +A와 -A가 정확히 같지 않은 경우에는 에러가 발생하고, 온도 측정이 어려워진다는 문제점이 안고 있다. 도 2는 디키 라디오미터의 수신기 구조에서 클록과 디모듈레이터의 이득 에러에 의한 출력에 에러 전압이 발생하는 오류를 설명한다.
도 1을 참조하며 설명한 바와 같이, 디키 라디오미터의 수신기가 이상적인 경우에는 TA=Tref의 상황에서 출력(Vout)이 0이 되어야 하지만(수학식 3 참조), 클록 t1은 t0+Δt, t2은 t0로 서로 동일하지 않고, 디모듈레이터(4)의 이득이 제1 경로에서는 +A+ΔA, 제2 경로에서는 -A로 서로 동일하지 않게 되면, 출력 전압이 0이 되지 않게 된다. 이 경우, 출력을 0으로 만들기 위해 잘못된 Tref를 구하게 되고, 이는 온도측정에 에러가 발생하는 결과로 이어진다는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1950592호 (2019년2월14일 등록)
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 디키 라디오미터 수신기에서 클록의 듀티(duty) 에러 Δt와 디모듈레이터의 이득에러 ΔA(또는 미스매치(mismatch))에 의한 출력 에러전압을 보정할 수 있는 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터 및 그의 에러 보상방법을 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 출력 에러전압의 보정을 통해 대상물체의 온도 TA를 정확히 측정할 수 있는 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터 및 그의 에러 보상방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터는, 안테나 및 기준 잡음원을 선택적으로 연결하는 마이크로웨이브 스위치, 상기 마이크로웨이브 스위치와 동기화된 스위치를 포함하고, 상기 마이크로웨이브 스위치를 통해 입력된 신호에 소정의 이득값을 곱하는 디모듈레이터, 상기 디모듈레이터로부터 입력된 신호를 연산하여 출력값을 생성하는 인테그레이터, 상기 마이크로웨이브 스위치를 제어하기 위한 클록 신호의 듀티값을 조절하는 듀티 보정기, 상기 듀티 보정기와 상기 마이크로웨이브 스위치 사이에 위치하는 경로 스위치 및 상기 인테그레이터의 출력값에 기초하여, 상기 클록 신호의 듀티 보정값을 생성하는 컨트롤러를 포함한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에러 보상 방법은, 컨트롤러가 듀티 보정기를 초기값으로 제어하고, 디모듈레이터가 마이크로웨이브 스위치를 통해 입력된 신호에 이득을 곱한 뒤 디모듈레이터로 전달하며, 상기 디모듈레이터가 상기 신호를 연산하여 출력값을 출력하는 제1 보정 단계, 상기 출력값에 기초해 듀티 보정값을 산출하고, 상기 듀티 보정값에 기초해 마이크로웨이브 스위치를 제어하기 위한 보정 클록 신호를 생성하는 제2 보정 단계, 및 상기 보정 클록 신호에 기초하여 상기 마이크로웨이브 스위치를 제어하는 정상 동작 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터 및 그의 에러 보상 방법에 의하면, 전파방식의 온도센서인 라디오미터(radiometer)에서 수신기 이득편차에 의한 온도측정의 영향을 줄이고, 우수한 온도해상도를 도모할 수 있다. 특히, 디키 수신기 구조에서 필요한 스위칭 클록, 디모듈레이터(demodulator)의 이득 부정합(mismatch)에 의한 문제를 효율적으로 해결할 수 있게 된다. 전전력형 라디오미터(total power radiometer) 구조에 비해 온도해상도가 우수한 디키 수신기에 있어서, 클록의 듀티(duty) 에러, 디모듈레이터(demodulator) 두 경로간 이득의 부정합(mismatch)에 의한 기능저하를 방지하여, 정확한 온도측정을 도모할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 디키 라디오미터의 수신기 구조를 도시하는 블록도이다.
도 2는 디키 라디오미터의 수신기 에러에 의한 문제로 스위칭 클록과 디모듈레이터 경로간 이득오차에 따른 문제점을 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 에러 보상방법 중 제1 보정 단계와 그때의 수신기 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 에러 보상방법 중 제2 보정 단계와 그때의 수신기 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 에러 보상방법의 전체적인 동작 및 정상 동작 중의 수신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 에러 보상방법의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 에러 보상방법 중 제1 보정 단계와 그때의 수신기 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 수신기(100)는 마이크로웨이브 스위치(120), 리시버(140), 디텍터(150) 디모듈레이터(160), 인테그레이터(170), 컨트롤러(180) 및 듀티 보정기(190)를 포함할 수 있다.
마이크로웨이브 스위치(120)(혹은 RF 스위치(radio frequency switch))는 안테나(110)와 연결되며, 안테나(110)를 통해 수신된 TA에 해당하는 전력과 기준 잡음원(130)을 통해 수신된 기준온도(Tref)에 해당하는 전력을 스위칭하며 입력받은 뒤 디모듈레이터(160)로 전달한다. 이때, 마이크로웨이브 스위치(120)가 안테나(110)와 연결될 때 디모듈레이터(160)는 제1 경로(P1)로 연결되고, 마이크로웨이브 스위치(120)가 기준 잡음원(130)에 연결될 때 디모듈레이터(160)는 제2 경로(P2)로 연결된다.
리시버(140)는 마이크로웨이브 스위치(120)를 통해 전달된 신호를 증폭하는 하나 이상의 LNA(low noise amp)와 이에 의해 증폭된 신호의 화이트 노이즈를 제한하기 위한 밴드패스 필터(bandpass filter)를 포함할 수 있지만, 그 구성은 다양하게 변경될 수 있다. 이는 평균 시스템 파워 게인(average system power gain)(GRX)을 갖는다. 시스템 온도(TSYS)는 TA와 리시버 노이즈 온도(receiver noise temperature)(TRX)의 합으로 정의된다. 다시 말해, 라디오미터의 감도(sensitivity)는 시스템 온도(TSYS) 내에서의 최소 변화가 된다.
디텍터(150)(또는 스퀘어 디텍터(square detector))는 디텍터 상수(Cd)를 갖는다. 이는 입력된 변조 전압 신호(modulated power signal)을 온도에 대응하는 출력 전압 신호로 변환하는 기능을 갖는다.
디텍터(150)를 거친 신호는 디모듈레이터(demodulator)(160)로 입력되는데, 이때, 디모듈레이터(160)는 마이크로웨이브 스위치(120)와 동기화(synchronous)되어 있어, 마이크로웨이브 스위치(120)가 안테나(110)와 연결될 때에는 제1 경로(P1)으로 연결되고, 마이크로웨이브 스위치(120)가 기준 잡음원(130)에 연결될 때에는 제2 경로(P2)로 연결된다. 즉, 디모듈레이터(160)는 마이크로웨이브 스위치(120)와 동기화된 디모듈레이터 스위치(165)(또는 스위칭 회로)를 구비할 수 있다.
디모듈레이터(160)를 거친 신호는 인테그레이터(integrator)(170)에 입력되고, 인테그레이터(170)는 소정 시간 동안의 신호값을 누적시키고, 그 값을 컨트롤러(180)로 전달한다.
컨트롤러(180)는 마이크로웨이브 스위치(120)의 제어를 위한 클록의 듀티값을 디지털 또는 아날로그 방식으로 제어한다. 컨트롤러(180)는 MCU일 수 있다. 다른 실시예에서는, 스위치 드라이버(미도시)가 별도로 구비되고, 컨트롤러(180)가 스위치 드라이버를 제어할 수도 있다. 한편, 소정의 클록 신호를 생성하기 위한 스퀘어 웨이브 발생기(미도시)를 더 포함할 수 있을 것이다. 한편, 컨트롤러(180)는 듀티 보정기(duty calibrator)(190)를 제어하여 마이크로웨이브 스위치(120)에 입력되는 클록 신호의 듀티를 제어한다.
기존의 디키 라디오미터의 수신기와 달리, 본 발명에 따른 수신기(100)는 듀티 보정기(190)를 포함하여, 마이크로웨이브 스위치(120) 및 디모듈레이터 스위치(165)의 스위칭 타이밍을 결정하는 클록 신호의 듀티를 제어한다. 즉, 듀티 보정기(190)는 마이크로웨이브 스위치(130) 및 디모듈레이터 스위치(165)와 연결된다. 이때, 듀티 보정기(190)와 마이크로웨이브 스위치(130) 사이에는 경로 스위치(195)가 구비될 수 있으며, 경로 스위치(195)의 온오프에 의하여 컨트롤러(180) 혹은 듀티 보정기(190)로부터 입력된 듀티 신호가 마이크로웨이브 스위치(130)에 입력 또는 미입력된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 보정 단계에서는 듀티 보정기(190)에서 초기값으로 동작하며, 듀티 에러 Δt가 그대로 디모듈레이터(160)로 입력되게 한다. 이때, 경로 스위치(195)는 오프(OFF)되며, 마이크로웨이브 스위치(120)는 기준온도(Tref)에 의한 전력을 인가하는 기준 잡음원(130)에 연결된다. 이 경우의 인테그레이터(170)에서 출력되는 값은 수학식 4와 같다.
Figure 112021047041115-pat00005
(여기서, Vout,uncal:보정전 출력값(에러 전압), k:상수, B:대역폭(bandwidth), GRX: 평균 시스템 파워 게인(average system power gain), Cd:디텍터 상수, Tref:기준온도, TRX:시스템 온도, A:이득, ΔA:이득 에러)
즉, 디모듈레이터(160)에서 A+ΔA의 미스매치(mismatch)와 스위칭 클록의 듀티 에러 Δt(t1-t2)에 의하여 에러 전압 Vout,uncal이 발생한다. 제1 보정 단계가 종료되면 제2 보정 단계가 이루어진다.
도 4는 본 발명에 따른 에러 보상방법 중 제2 보정 단계와 그때의 수신기 동작을 설명하기 위한 도면이다.
에러 전압 Vout,uncal은 컨트롤러(180)로 인가되며, 그 값에 기초하여 컨트롤러(180)는 듀티 보정기(190) 및 경로 스위치(195)를 제어할 수 있다.
듀티 보정기(190)는 아날로그 방식과 디지털 방식 모두를 이용할 수 있다. 클록 신호(clock signal)는 논리상태 H(1)와 L(0)이 주기적으로 나타나는 방형파(square wave) 신호이다. 듀티 보정기(190)가 아날로그 방식을 이용하는 회로로 구현되는 경우에는 인버터 셀을 이용하되 라이즈(rise)와 폴(fall)의 로드 커패시턴스(C)나 저항(R) 성분을 아날로그 전압에 따라 변경하여 클록 듀티비를 조절한다. 즉, 한 주기(T) 내의 H구간(t1)과 L구간(t2)의 길이를 변경시킬 수 있다. 듀티 보정기(190)가 디지털 방식을 이용하는 회로로 구현되는 경우에는 커패시턴스(C)나 저항(R)의 제어를 아날로그 전압이 아닌 스위치 어레이 등을 이용하여 디지털적으로 온/오프 제어함으로써, 클록 신호의 라이징 타이밍(rising timing)과 폴링 타이밍(falling timing)이 조절되어 한 주기(T) 내의 H구간(t1)과 L구간(t2)의 길이를 변경시킬 수 있다. 위에서 설명한 듀티 보정기(190)의 구성 및 동작은 일 실시예일뿐이고, 그외의 다양한 방식으로 구현될 수 있을 것이다.
다시 도 4를 참조하면, 컨트롤러(180)는 클록 신호의 H구간(t1)(또는 L구간(t2))의 길이를 변경함으로써 위에서 설명한 미스매치를 보정한다. 이때, 컨트롤러(180)는 H구간(t1)의 길이를 t1'(t1+tcal)으로 변경하도록 듀티 보정기(190)를 제어한다. 이에 따라, 출력전압(Vout)은 0으로 변경되어 에러가 상쇄되고, 이때, 보정 듀티값에서의 t1'을 결정하는 tcal은 아래와 수학식 5와 같다.
Figure 112021047041115-pat00006
Figure 112021047041115-pat00007
Figure 112021047041115-pat00008
(여기서, Vout,cal:보정후 출력값(에러 전압), k:상수, B: 대역폭(bandwidth), GRX: 평균 시스템 파워 게인(average system power gain), Cd:디텍터 상수, Tref:기준온도, TRX:시스템 온도, A:이득, ΔA:이득 에러, t0: 초기 클록 신호값의 H구간/L구간의 길이, Δt: 스위칭 클록의 듀티 에러)
컨트롤러(180)는 에러 전압 Vout,uncal에 기초하여, 그 값이 양수이면 t1을 줄이고, 음수이면 t1을 증가시키도록 듀티 보정기(190)를 제어할 수 있다. 이후 보정후 출력값(Vout,cal)이 0이 되는 t1값을 찾으면, 그때의 값(t1')이 보정 듀티값이 된다.
정리하면, 보정 듀티값(t1')은 아래 수학식6과 같다.
Figure 112021047041115-pat00009
Figure 112021047041115-pat00010
컨트롤러(180)는 위의 과정에 의하여 도출된 보정 듀티값을 저장하고, 이후 정상동작시에는 마이크로웨이브 스위치(120)를 제어하는 듀티 컨트롤값으로 고정하여 사용한다.
도 5는 본 발명에 따른 에러 보상방법의 전체적인 동작 및 정상 동작 중의 수신기를 설명하기 위한 도면이다.
제1 및 제2 보정 단계가 완료된 후 정상동작 단계에서, 컨트롤러(180)는 경로 스위치(195)를 온(ON) 상태로 제어하여, 보정 듀티값에 기초하여 마이크로웨이브 스위치(120)를 제어한다. 이에 의하여, 디키 라디오미터 수신기에서 클록의 듀티(duty) 에러 Δt와 디모듈레이터의 이득 에러 ΔA(또는 미스매치(mismatch))에 의한 출력 에러전압을 보정할 수 있게 되며, 출력 에러전압의 보정을 통해 대상물체의 온도 TA를 정확히 측정할 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 에러 보상 방법에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 에러 보상방법의 흐름을 나타내는 플로우차트이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에러 보상 방법은 크게 제1 보정 단계, 제2 보정 단계 및 정상 동작 단계로 구분된다.
제1 보정 단계는 초기값으로 제어하면서 그 출력값을 수신하는 과정으로, 그 출력값을 통하여 듀티 에러 및 이득 에러를 판단할 수 있다. 제2 보정 단계는 출력값에 기초하여 듀티 보정값을 산출하고, 그에 기초하여 보정 클록 신호를 생성하는 과정이다. 마지막으로, 보정 클록 신호에 기초해서 수신기를 동작시키는 정상 동작 단계가 이루어진다.
먼저, 컨트롤러가 듀티 보정기를 초기값으로 제어하게 되며, 듀티 에러를 포함하는 클록 신호가 디모듈레이터에 직접 전달되어 스위칭이 제어된다. 이때, 마이크로웨이브 스위치(120)는 기준 잡음원(130)에 고정 연결되어 기준 온도 신호만을 입력받게 된다. 그 신호는 리시버, 디텍터 등의 회로를 거쳐 디모듈레이터(160)로 입력되며, 소정의 이득(A)이 곱해지게 된다. 위에서 설명한 바와 같이, 그 이득은 이득 에러(ΔA)를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 이득 에러(ΔA)과 듀티 에러(Δt)를 포함하는 신호는 인테그레이터(170)를 거쳐 출력값(에러 전압(Vout,uncal))이 생성된다(S200).
즉, S200 단계는, 듀티 에러를 포함하는 클록 신호가 상기 마이크로웨이브 스위치로 전달되지 않도록 듀티 보정기와 상기 마이크로웨이브 스위치 사이의 연결을 차단하는 단계와 상기 마이크로웨이브 스위치가 기준 온도 신호를 입력하는 기준 잡음원(130)에 고정 연결되는 단계를 더 포함할 수 있다.
S200 단계에서, 컨트롤러(180)는 인테그레이터(170)의 출력값(이득 에러 및 듀티 에러를 포함하는 에러 전압)이 양수이면 상기 클록 신호의 H구간을 짧게 하고, 음수이면 상기 클록 신호의 H구간을 길게 하도록 반복 설정하면서, 출력값이 0이 되는 듀티 보정값을 산출할 수 있다.
컨트롤러(180)는 상기 출력값에 기초해서 듀티 보정값을 산출하며, 이에 기초하여 듀티 보정기(190)를 제어함으로써 마이크로웨이브 스위치(120) 및 디모듈레이터의 스위치(165)를 제어하기 위한 보정 클록 신호를 생성한다(S210).
듀티 보정값은 위에서 설명한 바와 같이, 아래 수학식 7로 정의될 수 있다.
Figure 112021047041115-pat00011
(tcal: 듀티 보정값, A: 디모듈레이터의 이득, ΔA: 이득 에러, t0: 초기 클록 신호값의 H구간/L구간의 길이, Δt: 듀티 에러)
위의 수학식 7에 기초하여, 보정 클록 신호의 H구간의 길이(t1')와 L구간의 길이(t2')는 아래 수학식 8과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112021047041115-pat00012
Figure 112021047041115-pat00013
(t0: 초기 클록 신호값의 H구간/L구간의 길이, Δt: 듀티 에러)
마지막으로, 보정 클록 신호가 생성되면 마이크로웨이브 스위치(120)는 정상적으로 동작하게 된다. 다시 말해, 안테나(110)와 기준 잡음원(130) 사이를 보정 클록 신호에 맞추어 스위칭하게 된다(S220). 물론, 디모듈레이터(160)는 마이크로웨이브 스위치(120)와 동기화되어 있기 때문에 동일한 사이클로 스위칭이 이루어진다.
한편, 위에서 설명한 라디오미터 수신기에서의 에러 보상방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나 의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 수신기
110: 안테나
120: 마이크로웨이브 스위치
130: 기준 잡음원
140: 리시버
150: 디텍터
160: 디모듈레이터
165: 디모듈레이터 스위치
170: 인테그레이터
180: 컨트롤러
190: 듀티 보정기
195: 경로 스위치

Claims (15)

  1. 안테나 및 기준 잡음원을 선택적으로 연결하는 마이크로웨이브 스위치;
    상기 마이크로웨이브 스위치와 동기화된 스위치를 포함하고, 상기 마이크로웨이브 스위치를 통해 입력된 신호에 소정의 이득값을 곱하는 디모듈레이터;
    상기 디모듈레이터로부터 입력된 신호를 연산하여 출력값을 생성하는 인테그레이터;
    상기 마이크로웨이브 스위치를 제어하기 위한 클록 신호의 듀티값을 조절하는 듀티 보정기;
    상기 듀티 보정기와 상기 마이크로웨이브 스위치 사이에 위치하는 경로 스위치; 및
    상기 인테그레이터의 출력값에 기초하여, 상기 클록 신호의 듀티 보정값을 생성하는 컨트롤러;를 포함하는, 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 듀티 보정기를 초기값으로 동작시켜, 듀티 에러를 포함하는 클록 신호를 상기 디모듈레이터에 직접 전달하고, 상기 디모듈레이터로부터 입력된 신호가 상기 인테그레이터를 거쳐 출력된 출력값에 기초해 상기 듀티 보정값을 생성하는, 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 초기값에 의하여 상기 듀티 보정기를 동작시키는 경우, 상기 경로 스위치는 상기 듀티 보정기와 상기 마이크로웨이브 스위치와의 연결이 차단되도록 스위칭함으로써, 상기 초기값이 상기 마이크로웨이브 스위치에 전달되지 않으며,
    상기 마이크로웨이브 스위치는 기준 온도 신호를 입력하는 상기 기준 잡음원에 연결되는, 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 듀티 보정기가 상기 듀티 보정값에 기초한 보정 클록 신호에 기초해 상기 마이크로웨이브 스위치를 제어하여 정상 동작하는 경우, 상기 경로 스위치는 상기 듀티 보정기와 상기 마이크로웨이브 스위치 사이의 연결을 허용하도록 스위칭하는, 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정상 동작하는 경우, 상기 마이크로웨이브 스위치는 상기 보정 클록 신호에 기초하여 상기 안테나와 상기 기준 잡음원을 선택적으로 연결하는, 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 듀티 보정값은 아래 수학식에 의하여 정의되는, 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터.
    Figure 112021047041115-pat00014

    (tcal: 듀티 보정값, A: 디모듈레이터의 이득, ΔA: 이득 에러, t0: 초기 클록 신호값의 H구간/L구간의 길이, Δt: 듀티 에러)
  7. 제6항에 있어서,
    상기 듀티 보정값에 기초하여 재정의된 보정 클록 신호의 H구간의 길이(t1')와 L구간의 길이(t2')는 아래와 같이 정의되는, 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터.
    t1'=t0+Δt+tcal
    t2'=t0
    (t0: 초기 클록 신호값의 H구간/L구간의 길이, Δt: 듀티 에러)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보정 클록 신호에 기초하여 상기 마이크로웨이브 스위치 및 상기 디모듈레이터가 제어되는 정상동작의 경우, 상기 인테그레이터의 출력값은 0이 되는, 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 인테그레이터의 출력값이 양수이면 상기 클록 신호의 H구간을 짧게 하고, 음수이면 상기 클록 신호의 H구간을 길게 하도록 상기 듀티 보정값을 결정하는, 마이크로웨이브 수신기용 라디오미터.
  10. 컨트롤러가 듀티 보정기를 초기값으로 제어하고, 디모듈레이터가 마이크로웨이브 스위치를 통해 입력된 신호에 이득을 곱한 뒤 디모듈레이터로 전달하며, 상기 디모듈레이터가 상기 신호를 연산하여 출력값을 출력하는 제1 보정 단계; 및
    상기 출력값에 기초해 듀티 보정값을 산출하고, 상기 듀티 보정값에 기초해 마이크로웨이브 스위치를 제어하기 위한 보정 클록 신호를 생성하는 제2 보정 단계;를 포함하는 에러 보상 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 보정 단계는,
    상기 듀티 에러를 포함하는 클록 신호가 상기 마이크로웨이브 스위치로 전달되지 않도록, 상기 듀티 보정기와 상기 마이크로웨이브 스위치 사이의 연결을 차단하는 단계; 및
    상기 마이크로웨이브 스위치가 기준 온도 신호를 입력하는 기준 잡음원에 고정 연결되는 단계;를 더 포함하는 에러 보상 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 보정 클록 신호가 생성되면, 상기 듀티 보정기와 상기 마이크로웨이브 스위치 사이의 연결을 허용하는 단계; 및
    상기 보정 클록 신호에 의하여 상기 마이크로웨이브 스위치를 동작시키는 정상 동작 단계;를 더 포함하는 에러 보상 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 듀티 보정값은 아래 수학식에 의하여 정의되는 에러 보상 방법.
    Figure 112021047041115-pat00015

    (tcal: 듀티 보정값, A: 디모듈레이터의 이득, ΔA: 이득 에러, t0: 초기 클록 신호값의 H구간/L구간의 길이, Δt: 듀티 에러)
  14. 제13항에 있어서,
    상기 듀티 보정값에 기초하여 산출된 보정 클록 신호의 H구간의 길이(t1')와 L구간의 길이(t2')는 아래 수학식으로 정의되는 에러 보상 방법.
    t1'=t0+Δt+tcal
    t2'=t0
    (t0: 초기 클록 신호값의 H구간/L구간의 길이, Δt: 듀티 에러)
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 보정 단계에서, 상기 컨트롤러는 상기 디모듈레이터로부터 입력된 신호를 연산하여 출력값을 생성하는 인테그레이터의 출력값이 양수이면 상기 클록 신호의 H구간을 짧게 하고, 음수이면 상기 클록 신호의 H구간을 길게 하도록 상기 듀티 보정값을 결정하는 에러 보상 방법.
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