KR102387942B1 - Radar signal processing apparatus and method for receiver narrowband signal suppression - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이더 시스템에서 수신기의 아날로그 필터를 신호처리기의 디지털 필터로 대체하여 디지털 영역에서 수신기의 하모닉 성분을 제거하여 소형무기체계에 적합하도록 한 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호처리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 상기 장치는, 안테나를 통해 수신되는 고주파 수신신호에 대하여 협대역 필터링을 수행하지 않고, 중간주파수 신호를 출력하는 수신기; 및 상기 수신기를 통해 출력되는 중간 주파수 신호에 대하여 설정된 서로 다른 샘플링 주파수를 이용하여 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 신호 처리기를 포함한다. The present invention provides a radar signal processing apparatus and method for suppressing a narrowband signal in a receiver suitable for a small weapon system by removing the harmonic component of the receiver in the digital domain by replacing the analog filter of the receiver with the digital filter of the signal processor in the radar system As an aspect of the present invention, the apparatus comprises: a receiver for outputting an intermediate frequency signal without performing narrowband filtering on a high frequency reception signal received through an antenna; and a signal processor for performing a digital narrowband filtering operation in multiple stages using different sampling frequencies set for the intermediate frequency signal output through the receiver.

Figure R1020210154501
Figure R1020210154501

Description

수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호 처리장치 및 그 방법{Radar signal processing apparatus and method for receiver narrowband signal suppression} Radar signal processing apparatus and method for receiver narrowband signal suppression

본 발명은 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호처리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 레이더 시스템에서 수신기의 아날로그 필터를 신호 처리기의 디지털 필터로 대체하여, 디지털 영역에서 수신기의 하모닉 성분을 제거하여 소형무기체계에 적합하도록 한 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호 처리장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a radar signal processing apparatus and method for suppressing a narrowband signal in a receiver. In particular, in a radar system, an analog filter of a receiver is replaced with a digital filter of a signal processor, and the harmonic component of the receiver is removed in the digital domain to reduce the size of the signal. It relates to a radar signal processing apparatus and method for suppressing a receiver narrowband signal adapted to a weapon system.

일반적으로 레이더 시스템에서의 수신기는 고주파 대역(RF)의 신호를 중간 주파 대역(IF)으로 하향 변환하는 과정에서 부피가 큰 아날로그 필터를 사용하였다. In general, a receiver in a radar system uses a bulky analog filter in the process of down-converting a signal of a high frequency band (RF) to an intermediate frequency band (IF).

오늘날 유도무기체계, 무인 무기체계 등 군용 소형무기체계에서 사용되는 레이더 시스템은 소형화, 경량화 설계가 요구되며, 이러한 이유 때문에 수신기에서 슈퍼헤테로다인, 다이렉트 컨버전 방식 등 여러 설계 방안이 제시되었다.Today, radar systems used in military small arms systems such as guided weapon systems and unmanned weapon systems require miniaturization and light weight design, and for this reason, various design methods such as superheterodyne and direct conversion methods have been proposed in the receiver.

도 1은 일반적인 레이더 시스템에 대한 개략적 블록 구성을 나타낸 도면이다. 1 is a diagram showing a schematic block configuration of a general radar system.

도 1을 참조하면, 레이더 시스템은, 안테나(10), 순환기(20), 송신기(30), 수신기(40) 및 신호 처리기(50)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the radar system may include an antenna 10 , a circulator 20 , a transmitter 30 , a receiver 40 , and a signal processor 50 .

상기 순환기(20)는 송신기(30)로부터 송신되는 신호를 안테나(10)로, 안테나를 통해 수신되는 수신 신호를 수신기(40)로 각각 제공하기 위해 스위칭한다. The circulator 20 switches to provide a signal transmitted from the transmitter 30 to the antenna 10 and a received signal received through the antenna to the receiver 40 , respectively.

수신기(40)는 안테나(10)를 통해 수신되는 고주파(RF)대역의 신호를 고주파 하향 믹서를 이용하여 주파수를 하향 변환하고, 아날로그 필터로 이미지, 하모닉 신호 등 불필요 신호를 제거한 후, 신호 처리기(50)로 제공한다. The receiver 40 down-converts a frequency of a high-frequency (RF) band signal received through the antenna 10 using a high-frequency down-mixer, removes unnecessary signals such as images and harmonic signals with an analog filter, and then uses a signal processor ( 50) is provided.

신호 처리기(50)는 수신기(40)로부터 제공되는 중간 주파(IF)대역의 신호를 베이스밴드(Base Band)신호로 하향 변환하여 데이터를 처리하게 되는 것이다. The signal processor 50 down-converts the intermediate frequency (IF) band signal provided from the receiver 40 into a base band signal to process data.

그리고, 신호 처리기(50)는 IF 대역의 아날로그 신호를 A/D 컨버터를 통해 디지털 데이터로 변환하고, 디지털 영역에서 주파수 하향과 동시에 I/Q 신호로 변환한다. 그 후 다운 샘플링 및 디지털 필터링 연산을 수행한다.In addition, the signal processor 50 converts the analog signal of the IF band into digital data through the A/D converter, and converts it into an I/Q signal at the same time as the frequency is lowered in the digital domain. After that, down-sampling and digital filtering operations are performed.

상기한 레이더 시스템에서의 종래 기술에 따른 수신기(40)에 대한 구체적인 구성 및 동작에 대하여 살펴보자. Let's look at the specific configuration and operation of the receiver 40 according to the prior art in the above-described radar system.

도 2는 종래 기술에 따른 레이더 시스템에서의 수신기에 대한 블록 구성을 나타낸 도면이다. 2 is a diagram illustrating a block configuration of a receiver in a radar system according to the prior art.

도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 수신기(40)는, 대역 선택 필터(41), 저잡음 증폭기(42), 이미지 제거 필터(43), PLL(44), 국부 발진기(45), 고주파 하향 믹서(46), 아날로그 협대역 필터(47) 및 중간 주파수 증폭기(48)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , a receiver 40 according to the prior art includes a band select filter 41 , a low noise amplifier 42 , an image rejection filter 43 , a PLL 44 , a local oscillator 45 , and a high frequency downlink mixer. (46), an analog narrowband filter (47) and an intermediate frequency amplifier (48).

상기 대역 선택 필터(41)는 안테나(10)를 통해 수신된 신호는 노이즈 및 주변 환경 영향의 주파수들이 섞여 있으므로, 원하는 주파수 대역만 증폭 필터링한 후, 저잡음 증폭기(42)로 제공한다. The band selection filter 41 provides the signal received through the antenna 10 to the low-noise amplifier 42 after amplifying and filtering only a desired frequency band since the frequencies of noise and environmental influences are mixed.

저잡음 증폭기(LNA)(42)는 상기 대역 선택 필터(41)로부터 제공되는 신호 즉, 잡음이 포함된 수신신호를 잡음까지 증폭되는 것을 최대한 억제하면서 신호를 증폭한 후, 증폭된 신호를 이미지 제거 필터(43)로 제공한다. The low-noise amplifier (LNA) 42 amplifies the signal provided from the band selection filter 41, ie, suppresses amplification of the received signal containing noise to noise as much as possible, and then applies the amplified signal to the image removal filter. (43) is provided.

이미지 제거 필터(43)는 상기 저잡음 증폭기(42)를 통해 증폭된 신호 중 치명적인 이미지 주파수(Image Frequency)가 고주파 하향 믹서(56)로 전달되는 것을 막기 위해 대역 통과 필터링을 수행한 후, 대역 통과 필터링된 신호를 믹서(46)로 제공한다. 여기서, 이미지 제거 필터(43)의 부가적인 역할로 spurious 주파수를 제거하고, RF단과 IF단을 분리하여 수신기의 안정성을 높여줄 수 있다. The image removal filter 43 performs bandpass filtering in order to prevent a fatal image frequency among the signals amplified by the low noise amplifier 42 from being transmitted to the high frequency downlink mixer 56, and then bandpass filtering The obtained signal is provided to the mixer 46 . Here, as an additional role of the image removal filter 43, the spurious frequency is removed, and the RF terminal and the IF terminal are separated to increase the stability of the receiver.

위상고정루프(PLL)(44)는 국부 발진기(45)의 고주파 LO 출력 주파수를 원하는 주파수로 이동하고 고정시켜주며, 국부 발진기(Local Oscillator)(45)는 고주파 하향 믹서(46)에 주파수 합성을 위한 LO주파수를 고주파 하향 믹서(46)로 제공한다. The phase locked loop (PLL) 44 moves and fixes the high frequency LO output frequency of the local oscillator 45 to a desired frequency, and the local oscillator 45 performs frequency synthesis in the high frequency downlink mixer 46 . The LO frequency for the high frequency downlink mixer 46 is provided.

고주파 하향 믹서(46)은 저잡음 증폭기(42)를 통해 저잡음 증폭된 고주파(RF) 대역의 신호를 국부 발진기(45)로부터 제공되는 LO 주파수를 이용하여 IF 대역으로 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 신호를 아날로그 협대역 필터(47)로 제공한다. The high-frequency down-mixer 46 down-converts the low-noise amplified high-frequency (RF) band signal to the IF band by using the LO frequency provided from the local oscillator 45 through the low-noise amplifier 42 , and then down-converts the frequency. The obtained signal is provided to the analog narrowband filter 47 .

아날로그 협대역 필터(47)는 상기 고주파 하향 믹서(46)를 통해 IF 주파수로 변환된 신호를 원하는 대역만 대역통과 필터링한 후, 필터링된 신호를 중간주파수 증폭기(48)로 제공한다. 여기서, 아날로그 협대역 필터(47)는 채널의 간격이 대부분 좁기 때문에 스커트 특성이 좋은 필터를 사용해야 하며, 대역이 좁고, 스커트 특성이 좋을수록 가격이 비싸고 부피가 커지는 문제점이 있다. The analog narrowband filter 47 bandpass filters the signal converted to the IF frequency through the high frequency downlink mixer 46 only in a desired band, and then provides the filtered signal to the intermediate frequency amplifier 48 . Here, the analog narrowband filter 47 has a problem in that a filter having a good skirt characteristic must be used because the channel spacing is mostly narrow.

상기 중간 주파수 증폭기(48)은 아날로그 협대역 필터(47)를 통과한 신호만 증폭하여 원하는 대역의 신호를 증폭시켜 신호 처리부(50)로 제공한다. The intermediate frequency amplifier 48 amplifies only the signal that has passed through the analog narrowband filter 47 , amplifies a signal of a desired band, and provides the amplified signal to the signal processing unit 50 .

도 3을 참조하여 종래 기술에 따른 신호 처리기(50)의 구성 및 동작에 대하여 살펴보자. Referring to FIG. 3 , the configuration and operation of the signal processor 50 according to the related art will be described.

도 3은 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 신호 처리기(50)에 대한 내부 블록 구성을 나타낸 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating an internal block configuration of the signal processor 50 according to the related art shown in FIG. 1 .

도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 신호 처리기(50)는, ADC(Analog Digital Converter)(51), DDC(52), 저역 통과 필터(53), 다운 샘플링부(54) 및 N-포인트 FFT(55)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the signal processor 50 according to the prior art includes an analog digital converter (ADC) 51 , a DDC 52 , a low-pass filter 53 , a down-sampling unit 54 , and an N-point FFT. (55) may be included.

ADC(51)는 상기 수신기(40)로부터 제공되는 IF대역의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 변환된 디지털 신호를 DDC(52)로 제공한다. The ADC 51 converts the analog signal of the IF band provided from the receiver 40 into a digital signal, and then provides the converted digital signal to the DDC 52 .

DDC(52)는 I신호 및 Q 신호에 대한 각각의 믹서(52a, 52c)와, DDS(Direct Digital Synthesizer)(52b)를 포함할 수 있다. The DDC 52 may include respective mixers 52a and 52c for the I signal and the Q signal, and a Direct Digital Synthesizer (DDS) 52b.

DDS(52b)는 수신 신호를 Base Band로 낮추기 위한 주파수 신호를 발생한 후, 발생된 신호를 믹서(52a, 52c)로 각각 제공한다. The DDS 52b generates a frequency signal for lowering the received signal to the base band, and then provides the generated signal to the mixers 52a and 52c, respectively.

믹서(52a, 52c)는 상기 DDS(52b)로부터 발생한 주파수 신호와 상기 ADC(51)에서 변환된 신호를 믹싱하여 I신호 및 Q신호를 각각 저역 통과 필터(53)으로 제공한다. The mixers 52a and 52c mix the frequency signal generated from the DDS 52b and the signal converted by the ADC 51 to provide the I signal and the Q signal to the low-pass filter 53, respectively.

저역 통과 필터(53)는 I, Q신호 각각에 대하여 DDC(50)의 디지털 믹서(52a, 52c)로부터 출력되는 신호에서 Base Band신호 외 나머지 불필요신호를 제거한 후, 각각의 I, Q신호를 다운 샘플링부(54)로 제공한다. The low-pass filter 53 removes unnecessary signals other than the base band signal from the signals output from the digital mixers 52a and 52c of the DDC 50 for each of the I and Q signals, and then down-downs each of the I and Q signals. provided to the sampling unit 54 .

다운 샘플링부(54)는 I신호 및 Q 신호 각각에 대한 다운 샘플링부(54a, 54b)를 포함하고, 각각의 다운 샘플링부(54a, 54b)는 저역 통과 필터(53a, 53b) 각각의 출력 신호에 대한 주파수를 다운 샘플링하여 데이터 개수를 낮춰준 후, I, Q 신호를 N-포인트 FFT(55)로 제공한다. The down-sampling unit 54 includes down-sampling units 54a and 54b for the I signal and the Q signal, respectively, and each of the down-sampling units 54a and 54b is an output signal of each of the low-pass filters 53a and 53b. After reducing the number of data by down-sampling the frequency, the I and Q signals are provided to the N-point FFT 55 .

N-포인트 FFT(55)는 상기 다운 샘플링부(53a, 53b)를 통해 제공되는 I, Q 신호에 대한 시간 영역의 데이터를 주파수 영역의 데이터로 변환하는 것이다. The N-point FFT 55 converts time domain data for the I and Q signals provided through the down-sampling units 53a and 53b into frequency domain data.

일반적인, 무기 체계의 탐색기, 드론, 차량용 레이더 등 레이더 플랫폼의 경우 소형화가 이루어지고, 이에따라 점차 높은 정밀도 및 탐지 능력이 요구된다. In the case of general, radar platforms such as searchers for weapon systems, drones, and vehicle radars, miniaturization is made, and accordingly, higher precision and detection capability are required.

따라서, 레이더 시스템이 고주파 영역에서 초고주파 영역으로 변경되어 더 많은 연산 처리능력이 요구된다. Therefore, the radar system is changed from a high-frequency region to an ultra-high-frequency region, and more computational processing power is required.

그러나, 수신기의 경우 높은 주파수대역을 하향 변환하기위한 믹서, 광대역 필터, 협대역 필터 등, 아날로그 부품의 크기가 커지고, 고주파영역으로 갈수록 성능 및 온도 특성이 좋지 않은 단점이 있다.However, in the case of a receiver, the size of analog components, such as a mixer for down-converting a high frequency band, a wide band filter, and a narrow band filter, increases, and the performance and temperature characteristics are not good as it goes to the high frequency range.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 레이더 시스템의 신호 처리기에서 복수의 디지털 필터를 사용하여 수신기의 협대역 필터를 대체함으로써, 수신기의 성능 저하 및 거대화, 복잡화를 방지하고, 신호 처리기가 기존의 수신기 기능(주파수 하향 변환, 하모닉 신호 제거 등)을 수행할 수 있도록 한 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호처리장치 및 그 방법을 제공함에 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to use a plurality of digital filters in a signal processor of a radar system to replace the narrowband filter of the receiver, thereby reducing the performance of the receiver, increasing the size and complexity of the receiver. It is an object of the present invention to provide a radar signal processing apparatus and method for suppressing a narrowband signal in a receiver that prevents the signal processing from occurring and enables the signal processor to perform the existing receiver functions (frequency downconversion, harmonic signal removal, etc.).

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기된 바와 같은 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 과제들이 존재할 수 있다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems described above, and other problems may exist.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호 처리장치는, 안테나를 통해 수신되는 고주파 수신신호에 대하여 협대역 필터링을 수행하지 않고, 중간주파수 신호를 출력하는 수신기; 및 상기 수신기를 통해 출력되는 중간 주파수 신호에 대하여 설정된 서로 다른 샘플링 주파수를 이용하여 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 신호 처리기를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, a radar signal processing apparatus for receiver narrowband signal suppression according to an aspect of the present invention outputs an intermediate frequency signal without performing narrowband filtering on a high frequency reception signal received through an antenna. to the receiver; and a signal processor configured to perform a digital narrowband filtering operation in multiple stages using different sampling frequencies set for the intermediate frequency signal output through the receiver.

상기 수신기는, 안테나를 통해 수신된 신호에 포함된 노이즈 및 주변 환경 영향의 주파수 신호에서 원하는 주파수 대역만 증폭 필터링하는 대역 선택 필터; 상기 대역 선택 필터로부터 제공되는 신호에 포함된 잡음의 증폭을 억제하면서 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 상기 저잡음 증폭기를 통해 증폭된 신호 중 치명적인 이미지 주파수(Image Frequency)를 제거할 수 있도록 대역 통과 필터링을 수행하는 이미지 제거 필터; 고주파 LO 출력 주파수를 원하는 주파수로 이동하고 고정시켜주는 PLL; 상기 PLL의 제어에 따라 LO주파수를 생성하는 국부 발진기; 상기 저잡음 증폭기를 통해 저잡음 증폭된 고주파(RF) 대역의 신호를 국부 발진기로부터 제공되는 LO 주파수를 이용하여 IF 대역으로 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 신호를 출력하는 고주파 하향 믹서; 및 상기 고주파 하향 믹서를 통해 하향 변환된 신호를 원하는 대역의 신호로 증폭시켜 중간 주파수 신호를 상기 신호 처리기로 제공하는 중간 주파수 증폭기를 포함할 수 있다. The receiver may include: a band selection filter for amplifying and filtering only a desired frequency band from a frequency signal of noise and environmental influence included in a signal received through the antenna; a low-noise amplifier for amplifying a signal while suppressing amplification of noise included in the signal provided from the band selection filter; an image removal filter for performing bandpass filtering to remove a fatal image frequency from among the signals amplified by the low noise amplifier; PLL that shifts and fixes the high-frequency LO output frequency to the desired frequency; a local oscillator generating an LO frequency according to the control of the PLL; a high-frequency down-mixer for down-converting the low-noise amplified high-frequency (RF) band signal to the IF band using the LO frequency provided from the local oscillator, and then outputting the down-converted signal; and an intermediate frequency amplifier for amplifying the down-converted signal through the high-frequency down-mixer into a signal of a desired band and providing the intermediate-frequency signal to the signal processor.

상기 신호 처리기는, 상기 수신기로부터 제공되는 중간주파수 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC; 디지털 신호로 변환된 중간 주파 대역의 신호를 베이스밴드 대역으로 낮추기 위한 DDC; 및 상기 DDC를 통과한 신호로부터 불필요한 노이즈 및 하모닉 성분을 포함하는 협대역 신호를 순차적으로 제거하는 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터를 포함할 수 있다. The signal processor may include: an ADC for converting an intermediate frequency signal provided from the receiver into a digital signal; DDC for lowering the signal of the intermediate frequency band converted to the digital signal to the baseband band; and a plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages to sequentially remove a narrowband signal including unnecessary noise and harmonic components from the signal passing through the DDC.

상기 신호 처리기는 상기 ADC를 제외하고 나머지 부분을 FPGA로 구현하거나, 모든 구성을 FPGA로 구현할 수 있다. Except for the ADC, the signal processor may implement the remaining parts as an FPGA, or all configurations may be implemented as an FPGA.

상기 신호 처리기는, 상기 다단으로 복수개 연결된 디지털 협대역 필터를 통해 필터링된 신호에 대한 시간 영역 데이터를 주파수영역 데이터로 변환한 후, 표적의 탐색 및 추적을 위한 데이터 처리를 수행하는 N-포인트 FFT를 더 포함할 수 있다. The signal processor converts time-domain data for a signal filtered through a plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages into frequency-domain data, and then performs an N-point FFT for data processing for search and tracking of a target. may include more.

상기 DDC는, 수신신호를 Base Band로 낮추기 위한 주파수 신호를 발생하는 DDS; 및 상기 DDS로부터 발생한 주파수 신호와 상기 ADC에서 변환된 신호를 곱셈 연산하여 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 I 신호 및 Q 신호를 각각 상기 디지털 협대역 필터로 제공하는 곱셈기를 포함할 수 있다. The DDC includes: a DDS for generating a frequency signal for lowering a received signal to a base band; and a multiplier for down-converting the frequency by multiplying the frequency signal generated by the DDS and the signal converted by the ADC, and then providing the down-converted I signal and the Q signal to the digital narrowband filter, respectively.

상기 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터는, 상기 곱셈기를 통해 출력되는 I, Q 신호를 설정된 서로 다른 샘플링 주파수를 이용하여 다단으로 디지털 협대역 신호를 필터링할 수 있다. The digital narrowband filters connected in multiple stages may filter the digital narrowband signals in multiple stages using different sampling frequencies set for the I and Q signals output through the multiplier.

상기 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터는, 상기 DDC로부터 출력되는 I, Q신호를 설정된 샘플링 주파수를 이용하여 저역 통과 필터링을 수행하는 저역 통과 필터; 및 상기 저역 통과 필터를 통해 필터링된 신호를 다운 샘플링하여 필터 샘플링 주파수를 낮추는 다운 샘플링부를 포함할 수 있다. A plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages may include: a low-pass filter for performing low-pass filtering on the I and Q signals output from the DDC using a set sampling frequency; and a down-sampling unit for down-sampling the signal filtered through the low-pass filter to lower the filter sampling frequency.

상기 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터는, 전단의 디지털 협대역 필터의 통과 대역보다 후단의 디지털 협대역 필터의 통과 대역이 순차적으로 낮아지도록 저역 통과 필터를 구성하고, 저역 통과 필터를 통과한 신호의 필터 샘플링 주파수를 순차적으로 낮아지도록 다운 샘플링부를 구성할 수 있다. A plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages constitutes a low-pass filter such that the passband of the digital narrowband filter of the rear stage is sequentially lower than the passband of the digital narrowband filter of the front stage, and the signal passing the lowpass filter The downsampling unit may be configured to sequentially lower the filter sampling frequency of .

상기 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터 각각의 다운 샘플링부에서의 데이터 샘플링 수는 순차적으로 낮아지도록 구성할 수 있다. The number of data sampling in each down-sampling unit of each of the plurality of digital narrowband filters connected in the multi-stage may be configured to be sequentially lowered.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호 처리방법은, 수신기에서, 안테나를 통해 수신되는 고주파 수신신호에 대하여 협대역 필터링을 수행하지 않고, 중간주파수 신호를 출력하는 단계; 및 신호 처리기에서, 상기 수신기를 통해 출력되는 중간 주파수 신호에 대하여 설정된 서로 다른 샘플링 주파수를 이용하여 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. Meanwhile, in a radar signal processing method for receiver narrowband signal suppression according to another embodiment of the present invention, the receiver outputs an intermediate frequency signal without performing narrowband filtering on a high frequency reception signal received through an antenna. step; and performing, in a signal processor, a digital narrowband filtering operation in multiple stages using different sampling frequencies set for the intermediate frequency signal output through the receiver.

상기 중간주파수 신호를 출력하는 단계는, 안테나를 통해 수신된 신호에 포함된 노이즈 및 주변 환경 영향의 주파수 신호에서 원하는 주파수 대역만 대역 선택 필터를 통해 증폭 필터링하는 단계; 저잡음 증폭기에서, 상기 대역 선택 필터로부터 제공되는 신호에 포함된 잡음의 증폭을 억제하면서 신호를 저잡음 증폭하는 단계; 상기 저잡음 증폭기를 통해 증폭된 신호 중 치명적인 이미지 주파수(Image Frequency)를 제거할 수 있도록 이미지 제거 필터를 통해 대역 통과 필터링을 수행하는 단계; 상기 저잡음 증폭기를 통해 저잡음 증폭된 고주파(RF) 대역의 신호를 국부 발진기로부터 제공되는 LO 주파수를 이용하여 곱셈기를 통해 IF 대역으로 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 신호를 출력하는 단계; 및 상기 하향 변환된 신호를 중간주파수 증폭기를 이용하여 원하는 대역의 신호로 증폭시켜 중간 주파수 신호를 상기 신호 처리기로 제공하는 단계를 포함할 수 있다. The step of outputting the intermediate frequency signal may include: amplifying and filtering only a desired frequency band from a frequency signal of noise and environmental influence included in a signal received through an antenna through a band selection filter; low-noise amplification of a signal while suppressing amplification of noise included in the signal provided from the band selection filter in a low-noise amplifier; performing bandpass filtering through an image removal filter to remove a fatal image frequency from among the signals amplified by the low noise amplifier; down-converting the low-noise amplified high-frequency (RF) band signal through the low-noise amplifier to the IF band through a multiplier using the LO frequency provided from the local oscillator, and then outputting the down-converted signal; and amplifying the down-converted signal into a signal of a desired band using an intermediate frequency amplifier and providing the intermediate frequency signal to the signal processor.

상기 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 단계는, 상기 수신기로부터 제공되는 중간주파수 신호를 ADC를 이용하여 디지털 신호로 변환하는 단계; 디지털 신호로 변환된 중간 주파 대역의 신호를 DDC를 이용하여 베이스밴드 대역으로 낮추는 단계; 및 상기 DDC를 통과한 신호로부터 불필요한 노이즈 및 하모닉 성분을 포함하는 협대역 신호를 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터를 이용하여 순차적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다. The step of performing the digital narrowband filtering operation in multiple stages may include: converting an intermediate frequency signal provided from the receiver into a digital signal using an ADC; lowering the signal of the intermediate frequency band converted to the digital signal to the baseband band using DDC; and sequentially removing a narrowband signal including unnecessary noise and harmonic components from the signal passing through the DDC using a plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages.

상기 ADC를 제외한 DDC 및 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터를 FPGA로 구현하거나, ADC와 DDC 및 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터를 FPGA로 구현할 수 있다. Except for the ADC, the DDC and a plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages can be implemented in an FPGA, or the ADC, DDC and a plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages can be implemented in an FPGA.

상기 다단으로 복수개 연결된 디지털 협대역 필터를 통해 필터링된 신호에 대한 시간 영역 데이터를 주파수영역 데이터로 변환한 후, 표적의 탐색 및 추적을 위한 데이터 처리를 N-포인트 FFT를 이용하여 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. After converting time domain data for a signal filtered through a plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages to frequency domain data, performing data processing for searching and tracking a target using an N-point FFT further may include

상기 베이스밴드 대역으로 낮추는 단계는, DDS를 이용하여 수신신호를 Base Band로 낮추기 위한 주파수 신호를 발생하는 단계; 및 상기 DDS로부터 발생한 주파수 신호와 상기 ADC에서 변환된 신호를 곱셈기를 통해 곱셈 연산하여 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 I 신호 및 Q 신호를 각각 상기 디지털 협대역 필터로 제공하는 단계를 포함할 수 있다. The step of lowering to the base band may include: generating a frequency signal for lowering the received signal to the base band using DDS; and down-converting the frequency by multiplying the frequency signal generated from the DDS and the signal converted by the ADC through a multiplier, and then providing the down-converted I signal and Q signal to the digital narrowband filter, respectively. can

상기 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 단계는, 상기 곱셈기를 통해 출력되는 I, Q 신호를 설정된 서로 다른 샘플링 주파수를 이용하여 다단으로 디지털 협대역 신호를 필터링할 수 있다. In the step of performing the digital narrowband filtering operation in multiple stages, the digital narrowband signal may be filtered in multiple stages using different sampling frequencies set for the I and Q signals output through the multiplier.

상기 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 단계는, 상기 DDC로부터 출력되는 I, Q신호를 설정된 샘플링 주파수를 이용하여 저역 통과 필터를 통해 저역 통과 필터링을 수행하는 단계; 및 상기 저역 통과 필터를 통해 필터링된 신호를 다운 샘플링부를 통해 다운 샘플링하여 필터 샘플링 주파수를 낮추는 단계를 포함할 수 있다. The step of performing the digital narrowband filtering operation in multiple stages may include: performing low-pass filtering on the I and Q signals output from the DDC through a low-pass filter using a set sampling frequency; and down-sampling the signal filtered through the low-pass filter through a down-sampling unit to lower the filter sampling frequency.

상기 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 단계는, 전단의 디지털 협대역 필터의 통과 대역보다 후단의 디지털 협대역 필터의 통과 대역이 순차적으로 낮아지도록 저역 통과 필터를 구성하고, 저역 통과 필터를 통과한 신호의 필터 샘플링 주파수를 순차적으로 낮아지도록 다운 샘플링부를 구성할 수 있다. In the step of performing the digital narrowband filtering operation in multiple stages, a low-pass filter is configured such that the passband of the digital narrowband filter of the rear stage is sequentially lower than the passband of the digital narrowband filter of the front stage, and the low-pass filter is passed through the low-pass filter. The downsampling unit may be configured to sequentially lower the filter sampling frequency of one signal.

상기 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터 각각의 다운 샘플링부에서의 데이터 샘플링 수는 순차적으로 낮아지도록 구성할 수 있다. The number of data sampling in each down-sampling unit of each of the plurality of digital narrowband filters connected in the multi-stage may be configured to be sequentially lowered.

본 발명에 따르면, 레이더 시스템의 수신기에서 발생하는 아날로그 불필요 신호를 제거하기 위해 사용했던 협대역 필터를 신호 처리기에서 FPGA로 다단의 디지털 협대역 필터로 대체함으로써, 수신기의 성능 저하 및 거대화, 복잡화를 방지하고, 신호 처리기가 기존의 수신기 기능(주파수 하향 변환, 하모닉 신호 제거 등)을 수행할 수 있다. According to the present invention, by replacing the narrowband filter used to remove the analog unnecessary signal generated in the receiver of the radar system with a multi-stage digital narrowband filter from the signal processor to the FPGA, degradation of the receiver's performance, size, and complexity are prevented. and the signal processor may perform the existing receiver functions (frequency down-conversion, harmonic signal cancellation, etc.).

또한, 다단의 디지털 협대역 필터를 적용한 전처리 구조를 FPGA를 사용하여 One Chip 구조로 설계함으로써 수신기 및 신호 처리기의 소형화 및 경량화, 재사용성에 초점을 두었다.In addition, by designing the pre-processing structure to which the multi-stage digital narrowband filter is applied as a one-chip structure using FPGA, the miniaturization, weight reduction, and reusability of the receiver and signal processor were focused.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시 예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 일반적인 레이더 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 레이더 시스템의 수신기 내부 블록 구성을 나타낸 도면.
도 3은 종래 기술에 따른 레이더 시스템의 신호 처리기의 내부 블록 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 수신기 내부 블록 구성을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 신호 처리기의 내부 블록 구성을 나타낸 도면.
도 6의 (a)는 종래 기술에 따른 레이더 시스템의 수신기의 아날로그 협대역 필터를 통과한 신호이고, (b)는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 수신기에서 아날로그 협대역 필터를 사용하지 않았을 때의 신호를 나타낸 도면.
도 7의 (a)는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 신호 처리기의 입력 신호를 나타내고, (b)는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 신호 처리기의 출력 신호를 나타낸 도면.The accompanying drawings below are provided to help understanding of the present embodiment, and provide embodiments together with detailed description. However, the technical features of the present embodiment are not limited to specific drawings, and features disclosed in each drawing may be combined with each other to constitute a new embodiment.
1 is a diagram schematically showing the structure of a general radar system.
2 is a view showing the internal block configuration of a receiver of a radar system according to the prior art.
3 is a diagram illustrating an internal block configuration of a signal processor of a radar system according to the prior art;
4 is a view showing the internal block configuration of the receiver of the radar system according to the present invention.
5 is a diagram illustrating an internal block configuration of a signal processor of a radar system according to the present invention.
6 (a) is a signal that has passed through the analog narrowband filter of the receiver of the radar system according to the prior art, and (b) is the signal when the analog narrowband filter is not used in the receiver of the radar system according to the present invention. a drawing showing
7A is a diagram illustrating an input signal of a signal processor of a radar system according to the present invention, and FIG. 7B is a diagram illustrating an output signal of a signal processor of a radar system according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully understand the scope of the present invention to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein will have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호 처리장치 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명해 보기로 한다. Hereinafter, a radar signal processing apparatus and method for receiver narrowband signal suppression according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 상세 설명에 앞서, 본 발명은 종래 기술에 따른 수신기의 아날로그 협대역 필터를 제거한 후, 아날로그 협대역 필터를 신호 처리기의 다단의 디지털 협대역 필터로 대체한 발명이다. 따라서, 수신기의 하모닉 신호를 신호 처리기에서 효과적으로 제거할 수 있도록 한 것이다. Prior to the detailed description of the present invention, the present invention is an invention in which the analog narrowband filter of a receiver according to the prior art is removed, and then the analog narrowband filter is replaced with a digital narrowband filter of multiple stages of a signal processor. Therefore, the harmonic signal of the receiver can be effectively removed by the signal processor.

도 4는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 수신기 내부 블록 구성을 나타낸 도면이다. 4 is a diagram showing the internal block configuration of the receiver of the radar system according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 레이더 시스템의 수신기는, 대역 선택 필터(210), 저잡음 증폭기(220), 이미지 제거 필터(230), PLL(240), 국부 발진기(250), 고주파 하향 믹서(260), 및 중간 주파수 증폭기(270)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the receiver of the radar system according to the present invention includes a band selection filter 210 , a low noise amplifier 220 , an image removal filter 230 , a PLL 240 , a local oscillator 250 , and a high frequency downlink mixer. 260 , and an intermediate frequency amplifier 270 .

상기 대역 선택 필터(210)는, 도 1에 도시된 안테나(10)를 통해 수신된 신호는 노이즈 및 주변 환경 영향의 주파수들이 섞여 있으므로, 원하는 주파수 대역만 증폭 필터링한 후, 저잡음 증폭기(220)로 제공한다. The band selection filter 210, since the signal received through the antenna 10 shown in FIG. 1 is mixed with frequencies of noise and environmental influences, amplifies and filters only the desired frequency band, and then sends the signal to the low-noise amplifier 220. to provide.

저잡음 증폭기(220)는 상기 대역 선택 필터(210)로부터 제공되는 신호 즉, 잡음이 포함된 수신신호에서, 잡음까지 증폭되는 것을 최대한 억제하면서 신호를 증폭한 후, 증폭된 신호를 이미지 제거 필터(230)로 제공한다. The low-noise amplifier 220 amplifies the signal provided from the band selection filter 210, that is, while maximally suppressing amplification of the noise-containing received signal to noise, and then applies the amplified signal to the image removal filter 230 ) is provided.

이미지 제거 필터(230)는 상기 저잡음 증폭기(220)를 통해 증폭된 신호 중 치명적인 이미지 주파수(Image Frequency)가 고주파 하향 믹서(260)로 전달되는 것을 막기 위해 대역 통과 필터링을 수행한 후, 대역 통과 필터링된 신호를 고주파 하향 믹서(260)로 제공한다. 여기서, 이미지 제거 필터(230)의 부가적인 역할로 spurious 주파수를 제거하고, RF단과 IF단을 분리하여 수신기의 안정성을 높여줄 수 있다. The image removal filter 230 performs bandpass filtering to prevent a fatal image frequency among the signals amplified by the low noise amplifier 220 from being transmitted to the high frequency downlink mixer 260 , and then performs bandpass filtering The obtained signal is provided to the high frequency downlink mixer 260 . Here, as an additional role of the image removal filter 230 , the spurious frequency is removed and the RF terminal and the IF terminal are separated to increase the stability of the receiver.

위상고정루프(240)는 국부 발진기(250)의 고주파 LO 출력 주파수를 원하는 주파수로 이동하고 고정시켜주며, 국부 발진기(250)는 고주파 하향 믹서(260)에 주파수 합성을 위한 LO주파수를 제공한다. The phase locked loop 240 moves and fixes the high frequency LO output frequency of the local oscillator 250 to a desired frequency, and the local oscillator 250 provides the LO frequency for frequency synthesis to the high frequency downlink mixer 260 .

고주파 하향 믹서(260)는 저잡음 증폭기(230)를 통해 저잡음 증폭된 고주파(RF) 대역의 신호를 국부 발진기(250)로부터 제공되는 LO 주파수를 이용하여 IF 대역으로 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 신호를 중간주파수 증폭기(270)로 제공한다. 종래의 경우에는, 고주파 하향 믹서(260)를 통해 하향 변환된 신호를 아날로그 협대역 필터로 제공하나, 본 발명의 경우, 아날로그 협대역 필터를 제거하였기에 고주파 하향 믹서(260)를 통해 하향 변환된 신호를 중간주파수 증폭기(270)로 바로 제공하는 것이다. The high frequency down mixer 260 down-converts the frequency of the high frequency (RF) band signal amplified by the low noise amplifier 230 to the IF band using the LO frequency provided from the local oscillator 250 , and then down-converts it. The obtained signal is provided to the intermediate frequency amplifier 270 . In the conventional case, the signal down-converted through the high-frequency down-mixer 260 is provided as an analog narrow-band filter, but in the present invention, the down-converted signal through the high-frequency down-mixer 260 because the analog narrow-band filter is removed. is to provide directly to the intermediate frequency amplifier (270).

중간 주파수 증폭기(270)은 상기 고주파 하향 믹서(260)를 통해 하향 변환된 신호를 원하는 대역의 신호로 증폭시켜 도 5에 도시된 신호 처리부(300)로 제공한다. The intermediate frequency amplifier 270 amplifies the downconverted signal through the high frequency downlink mixer 260 into a signal of a desired band and provides it to the signal processing unit 300 shown in FIG. 5 .

도 5를 참조하여 본 발명에 따른 신호 처리기의 구체적인 구성 및 동작에 대하여 살펴보기로 한다. A detailed configuration and operation of the signal processor according to the present invention will be described with reference to FIG. 5 .

도 5는 본 발명에 따른 신호 처리기의 내부 블록 구성을 나타낸 도면이다. 5 is a diagram illustrating an internal block configuration of a signal processor according to the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 신호 처리기(300)는, ADC(310), DDC(320) 다단의 제1 내지 제3 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 5에는 디지털 협대역 필터(300, 340, 350)가 3개로 구성된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. Referring to FIG. 5 , the signal processor 300 according to the present invention may include first to third digital narrowband filters 330 , 340 , and 350 in multiple stages of an ADC 310 and a DDC 320 . Here, although FIG. 5 shows that the digital narrowband filters 300 , 340 , and 350 are composed of three, the present invention is not limited thereto.

상기 ADC(310)는 상기 수신기(200)로부터 제공되는 IF대역의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후, 변환된 디지털 신호를 DDC(320)로 제공한다. The ADC 310 converts the analog signal of the IF band provided from the receiver 200 into a digital signal, and then provides the converted digital signal to the DDC 320 .

DDC(320)는 I신호 및 Q 신호에 대한 각각의 곱셈기(322, 323)와, DDS(Direct Digital Synthesizer)(321)를 포함할 수 있다. The DDC 320 may include multipliers 322 and 323 for the I signal and the Q signal, respectively, and a direct digital synthesizer (DDS) 321 .

DDS(321)는 수신 신호를 Base Band로 낮추기 위한 주파수 신호를 발생한 후, 발생된 신호를 곱셈기(322, 323)로 각각 제공한다. The DDS 321 generates a frequency signal for lowering the received signal to the base band, and then provides the generated signal to the multipliers 322 and 323, respectively.

곱셈기(322, 323)는 상기 DDS(321)로부터 발생한 주파수 신호와 상기 ADC(310)에서 변환된 신호를 곱셈 연산하여 I신호 및 Q신호를 각각 제1 디지털 협대역 필터(330)로 제공한다. Multipliers 322 and 323 multiply the frequency signal generated by the DDS 321 and the signal converted by the ADC 310 to provide the I signal and the Q signal to the first digital narrowband filter 330, respectively.

여기서, 상기 수신기(200)를 통해 수신된 수신신호는 F0- + Foffset이고, DDC(320)는 옵셋신호만큼 수신신호를 하향 변환하여 F0 (Base Band)를 디지털 협대역 필터(330)로 출력한다.Here, the received signal received through the receiver 200 is F 0- + F offset , and the DDC 320 down-converts the received signal by the offset signal to convert F 0 (Base Band) to the digital narrowband filter 330 . output as

DDC(320)는 수신신호를 DDS(321)에서 발진된 주파수(-Foffset)로 곱셈기(322, 323)에서 각각 곱셈 연산하여 주파수를 F0로 하향 변환한 후 하향 변환된 I, Q 신호를 각각 다단의 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)로 제공되는 것이다. The DDC (320) multiplies the received signal by the frequency (-F offset ) oscillated by the DDS (321) in the multipliers (322, 323), down-converts the frequency to F 0 , and then down-converts the I and Q signals. Each is provided by a multi-stage digital narrow-band filter (330, 340, 350).

이와 같이, DDC(320)를 통과한 In-Phase 신호와 Quadrature 신호는 각각 다단의 제1 내지 제3 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)을 통과하고, 신호 처리기(300)와 수신기(200)의 불필요신호를 필터링한다. In this way, the in-phase signal and the quadrature signal that have passed through the DDC 320 pass through the first to third digital narrowband filters 330, 340, and 350 of the multi-stage, respectively, and the signal processor 300 and the receiver 200 ) to filter out unnecessary signals.

이후, N-포인트FFT(360)에서 시간 영역 데이터를 주파수영역 데이터로 변환 후 표적의 탐색 및 추적을 위한 데이터 처리를 한다.Thereafter, time domain data is converted into frequency domain data in the N-point FFT 360 , and data processing for searching and tracking a target is performed.

여기서, 신호 처리기(300)는 ADC(310)를 제외한 나머지 블록 또는 ADC(310)를 포함한 모든 블록은 프로그램이 가능한 FPGA로 구현될 수 있다. Here, the signal processor 300 may be implemented as a programmable FPGA for all blocks except for the ADC 310 or all blocks including the ADC 310 .

기존의 아날로그 협대역 필터의 경우, 정밀한 스커트 특성을 요구하며, 자원 소모량이 커서 구현하기 어려운 점이 있었으나, 본 발명에 따른 FPGA로 구현된 다단의 제1 내지 제3 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)는 대역폭이 다른 여러 단의 필터와 다운 샘플링을 통해 필터 구현함으로써, 사용되는 자원을 줄여 원하는 대역의 필터를 구현할 수 있는 것이다. In the case of the existing analog narrowband filter, it is difficult to implement because it requires a precise skirt characteristic and consumes a lot of resources, but the first to third digital narrowband filters 330, 340, 350) is to implement a filter of several stages with different bandwidths and a filter through downsampling, thereby reducing resources used and implementing a filter of a desired band.

이하, 도 5를 참조하여 다단으로 구성된 제1 내지 제3 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)의 동작을 자세하게 설명해 보기로 한다. Hereinafter, operations of the first to third digital narrowband filters 330 , 340 , and 350 configured in multiple stages will be described in detail with reference to FIG. 5 .

상기 제1 내지 제3 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)의 경우, I, Q 신호 각각에 대한 저역 통과필터(331, 332) 및 다운 샘플링부(333, 334)를 포함할 수 있다. The first to third digital narrow-band filters 330 , 340 , and 350 may include low-pass filters 331 and 332 and down-sampling units 333 and 334 for I and Q signals, respectively.

먼저, 신호 처리기(300)에서 필요한 최종 주파수 대역은 220kHz로 0Hz(F0)를 중심으로 -110kHz ~ 110kHz일 수 있다. 본 발명에서는 3개의 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)를 사용하여 220kHz 대역의 협대역 필터를 구성하였다. 그러나, 상기 디지털 협대역 필터의 개수는 3개로 한정하지 않고, 다양하게 변경 설계될 수 있음을 이해해야 할 것이다. First, the final frequency band required by the signal processor 300 is 220 kHz and may be -110 kHz to 110 kHz centered on 0 Hz (F 0 ). In the present invention, a narrow-band filter of 220 kHz band is constructed using three digital narrow-band filters 330, 340, and 350. However, it should be understood that the number of the digital narrowband filters is not limited to three, and may be designed and changed in various ways.

제1 디지털 협대역 필터(330)는 ADC(310) 샘플링 주파수(Fs)와 동일한 샘플링 주파수(Fs1)를 갖는 저역 통과 필터(331, 332)와, 다운 샘플링부(333, 334)를 포함할 수 있다. The first digital narrow-band filter 330 includes low-pass filters 331 and 332 having the same sampling frequency Fs 1 as the ADC 310 sampling frequency Fs, and down-sampling units 333 and 334 . can

상기 저역 통과 필터(331, 332)의 통과 대역은 최종 출력 주파수(Fs3)인 1.25MHz에 대한 불필요 신호를 제거하기 위해 1MHz로 설계될 수 있다. The pass bands of the low-pass filters 331 and 332 may be designed as 1 MHz to remove unnecessary signals for 1.25 MHz, which is the final output frequency (Fs 3 ).

그리고, 상기 저역 통과 필터(331, 332)를 통과한 신호는 제2 디지털 협대역 필터(340)로 전달하기 전에, 출력 데이터를 Decimator 즉, 다운 샘플링부(333, 334)로 제공되고, 다운 샘플링부(333, 334)에서 다운 샘플링하여 필터 샘플링 주파수를 낮춰 제2 디지털 협대역 필터(340)으로 출력한다. 여기서, 다운 샘플링을 수행하는 이유는, 좁은 대역 필터의 구현이 용이게 하기 위함이고, 다운 샘플링을 위한 데이터 수는 10으로 설정될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In addition, before the signal passing through the low-pass filters 331 and 332 is transmitted to the second digital narrow-band filter 340, the output data is provided to a decimator, that is, the down-sampling units 333 and 334, and down-sampling. The down-sampling is performed by the units 333 and 334 to lower the filter sampling frequency and output to the second digital narrow-band filter 340 . Here, the reason for performing downsampling is to facilitate implementation of a narrow band filter, and the number of data for downsampling may be set to 10, but is not limited thereto.

이어, 제2 디지털 협대역 필터(340)의 샘플링 주파수는 25MHz (Fs-2 = Fs1/10)일 수 있고, 통과 대역은 200kHz이며, 필터 출력 단의 다운 샘플링을 20으로 설정할 수 있다. Next, the sampling frequency of the second digital narrowband filter 340 may be 25 MHz (Fs -2 = Fs 1/10), the pass band may be 200 kHz, and the downsampling of the filter output stage may be set to 20.

그리고, 제3 디지털 협대역 필터(350)의 샘플링 주파수는 1.25MHz(Fs3 = Fs2/20)일 수 있으며, 통과 대역은 신호 처리기(300)에서 필요한 대역인 110kHz일 수 있다. In addition, the sampling frequency of the third digital narrowband filter 350 may be 1.25 MHz (Fs 3 = Fs 2 /20), and the pass band may be 110 kHz, which is a band required by the signal processor 300 .

따라서, 최종 샘플링 주파수는 1.25MHz이고, -110kHz ~ 110kHz 사이의 주파수를 N-포인트 FFT(360)로 출력할 수 있다.Accordingly, the final sampling frequency is 1.25 MHz, and a frequency between -110 kHz and 110 kHz may be output to the N-point FFT 360 .

상기 제2 및 제3 디지털 협대역 필터(340, 350)는, 제1 디지털 협대역 필터(330)과 동일하게 I, Q신호 각각에 대한 저역 통과 필터 및 다운 샘플링부를 각각 포함할 수 있으며, 그 상세 동작은 제1 디지털 협대역 필터(330)의 저역 통과 필터(331, 332) 및 다운 샘플링부(333, 334)의 동작과 동일하기 때문에 상세 동작은 생략하기로 한다. The second and third digital narrow-band filters 340 and 350 may include a low-pass filter and a down-sampling unit for each of the I and Q signals, respectively, like the first digital narrow-band filter 330 , respectively. Since the detailed operation is the same as the operation of the low-pass filters 331 and 332 and the down-sampling units 333 and 334 of the first digital narrowband filter 330 , the detailed operation will be omitted.

도 6의 (a)는 종래 기술에 따른 레이더 시스템의 수신기의 아날로그 협대역 필터를 통과한 신호이고, (b)는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 수신기에서 아날로그 협대역 필터를 사용하지 않았을 때의 신호를 나타낸 도면이다. 6 (a) is a signal that has passed through the analog narrowband filter of the receiver of the radar system according to the prior art, and (b) is the signal when the analog narrowband filter is not used in the receiver of the radar system according to the present invention. is a diagram showing

도 6은 Matlab을 통해 모델링하여 신호 처리기(300)의 FPGA에서 시뮬레이션한 결과로서, 도 6에 도시된 바와 같이 각기 다른 샘플링 주파수를 가지는 다단의 필터를 설계하는 경우, 신호 처리 영역의 불필요 신호(④)가 억압되는 것을 알 수 있다. 6 is a result of modeling through Matlab and simulation in the FPGA of the signal processor 300. As shown in FIG. 6, when a multi-stage filter having different sampling frequencies is designed, unnecessary signals (④) ) is suppressed.

한편, 도 7의 (a)는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 신호 처리기의 입력 신호를 나타내고, (b)는 본 발명에 따른 레이더 시스템의 신호 처리기의 출력 신호를 나타낸 도면이다. Meanwhile, FIG. 7 (a) is a diagram illustrating an input signal of a signal processor of a radar system according to the present invention, and (b) is a diagram illustrating an output signal of a signal processor of a radar system according to the present invention.

도 7은 신호 처리기(300)의 입력으로 4개의 신호를 모사하여, 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)의 성능을 측정한 것이다. 여기서, DDC(320)와 신호 처리기(300) 출력 샘플링 주파수는 1.25MHz로 설정하였다. 7 shows the measurements of the performance of the digital narrowband filters 330 , 340 , and 350 by simulating four signals as inputs of the signal processor 300 . Here, the output sampling frequency of the DDC 320 and the signal processor 300 is set to 1.25 MHz.

도 7의 ①의 경우 표적 신호, 나머지 신호는 신호 처리기(300)로 입력되는 불필요 신호이다(②, ③, ④). In the case of ① of FIG. 7 , the target signal and the remaining signals are unnecessary signals input to the signal processor 300 (②, ③, ④).

신호 ②와 ③의 경우 도 7 (b)와 같이 신호처리 영역 외부에 생성된 신호는 다단의 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)을 통해 제거될 수 있다. In the case of signals ② and ③, the signal generated outside the signal processing region as shown in FIG.

하지만, 신호 ④의 경우 1200kHz에 위치하는 불필요 신호로 1250kHz기준으로 폴딩되어 신호처리영역(-110kHz ~ 110kHz)인 -50kHz(1200-1250)에 불필요 신호가 생성된다.However, in the case of signal ④, an unnecessary signal located at 1200 kHz is folded based on 1250 kHz and an unnecessary signal is generated at -50 kHz (1200-1250), which is a signal processing area (-110 kHz to 110 kHz).

불필요 신호 ④번의 경우 첫번째 샘플링주파수(Fs1)에 설계된 디지털 협대역 필터(~1MHz)로 쉽게 제거할 수 있다. 만약 디지털 협대역 필터가 신호 처리 영역(~ 110kHz)에 1개 일 경우 폴딩되어 들어오는 신호를 제거할 수 없고, 높은 샘플링 대비 굉장히 좁은 영역을 필터링 하기 때문에 많은 양의 자원을 소모하게 된다.In the case of unnecessary signal ④, it can be easily removed with a digital narrow-band filter (~1MHz) designed for the first sampling frequency (Fs 1 ). If there is only one digital narrowband filter in the signal processing area (~ 110kHz), the folded incoming signal cannot be removed, and a large amount of resources is consumed because it filters a very narrow area compared to high sampling.

불필요 신호의 주파수에 따라 여러 개의 필터를 다른 샘플링 주기로 설계한다면 신호처리영역에 포함되는 불필요신호도 제거할 수 있다.If several filters are designed with different sampling cycles according to the frequency of the unnecessary signal, the unnecessary signal included in the signal processing area can also be removed.

본 발명에 따른 다단의 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)는 점차 좁은 영역을 필터링하고 불필요신호들을 중첩하여 제거할 수 있다. 도 7에서와 같이 다른 불필요신호가 신호처리영역 안으로 들어오는 것을 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다. The multi-stage digital narrowband filters 330 , 340 , and 350 according to the present invention can gradually filter a narrow area and overlap unnecessary signals. As shown in FIG. 7 , it can be seen that it is possible to effectively remove other unnecessary signals from entering the signal processing area.

결국, 본 발명의 다단의 디지털 협대역 필터(330, 340, 350)를 사용하여 각 필터에서 순차적으로 다운 샘플링을 수행한다면 FPGA 내부 불필요한 자원 소모를 줄이고 복수의 필터 사용이 용이하게 되는 것이다. As a result, if down-sampling is sequentially performed in each filter using the multi-stage digital narrowband filters 330, 340, and 350 of the present invention, unnecessary resource consumption inside the FPGA is reduced and the use of a plurality of filters is facilitated.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호 처리장치 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.As described above, the radar signal processing apparatus and method for suppressing the receiver narrowband signal according to the present invention have been described according to the embodiments, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments, and in connection with the present invention, Various alternatives, modifications, and changes can be implemented within the range apparent to those of ordinary skill in the art.

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 기술 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.Accordingly, the embodiments and the accompanying drawings described in the present invention are for explanation rather than limiting the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be construed by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

200 : 수신기
210 : 대역 선택 필터
220 : 저잡음 증폭기
230 : 이미지 제거 필터
240 : PLL
250 : 국부 발진기
260 : 고주파 하향 믹서
270 : 중간 주파수 증폭기
300 : 신호 처리기
310 : ADC
320 : DDC
321 : DDS
322, 323 : 디지털 믹서
330, 340, 350 : 디지털 협대역 필터
331, 332 : 저역 통과 필터
333, 334 : 다운 샘플링부200: receiver
210: band select filter
220: low noise amplifier
230: image removal filter
240: PLL
250: local oscillator
260: high frequency downward mixer
270: intermediate frequency amplifier
300: signal handler
310: ADC
320 : DDC
321 : DDS
322, 323: digital mixer
330, 340, 350: digital narrowband filter
331, 332: low-pass filter
333, 334: down-sampling unit

Claims (20)

수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호 처리장치에 있어서,
안테나를 통해 수신되는 고주파 수신신호에 대하여 협대역 필터링을 수행하지 않고, 중간주파수 신호를 출력하는 수신기; 및
상기 수신기를 통해 출력되는 중간 주파수 신호에 대하여 설정된 서로 다른 샘플링 주파수를 이용하여 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 신호 처리기를 포함하고,
상기 수신기는,
안테나를 통해 수신된 신호에 포함된 노이즈 및 주변 환경 영향의 주파수 신호에서 원하는 주파수 대역만 증폭 필터링하는 대역 선택 필터;
상기 대역 선택 필터로부터 제공되는 신호에 포함된 잡음의 증폭을 억제하면서 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기;
상기 저잡음 증폭기를 통해 증폭된 신호 중 치명적인 이미지 주파수(Image Frequency)를 제거할 수 있도록 대역 통과 필터링을 수행하는 이미지 제거 필터;
고주파 LO 출력 주파수를 원하는 주파수로 이동하고 고정시켜주는 PLL;
상기 PLL의 제어에 따라 LO주파수를 생성하는 국부 발진기;
상기 저잡음 증폭기를 통해 저잡음 증폭된 고주파(RF) 대역의 신호를 국부 발진기로부터 제공되는 LO 주파수를 이용하여 IF 대역으로 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 신호를 출력하는 고주파 하향 믹서; 및
상기 고주파 하향 믹서를 통해 하향 변환된 신호를 원하는 대역의 신호로 증폭시켜 중간 주파수 신호를 상기 신호 처리기로 제공하는 중간 주파수 증폭기를 포함하며,
상기 신호 처리기는,
상기 수신기로부터 제공되는 중간주파수 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC;
디지털 신호로 변환된 중간 주파 대역의 신호를 베이스밴드 대역으로 낮추기 위한 DDC; 및
상기 DDC를 통과한 신호로부터 불필요한 노이즈 및 하모닉 성분을 포함하는 협대역 신호를 순차적으로 제거하는 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터를 포함하고,
상기 신호 처리기는 상기 ADC를 제외하고 나머지 부분을 FPGA로 구현하거나, 모든 구성을 FPGA로 구현하며,
상기 신호 처리기는,
상기 다단으로 복수개 연결된 디지털 협대역 필터를 통해 필터링된 신호에 대한 시간 영역 데이터를 주파수영역 데이터로 변환한 후, 표적의 탐색 및 추적을 위한 데이터 처리를 수행하는 N-포인트 FFT를 더 포함하고,
상기 DDC는,
수신신호를 Base Band로 낮추기 위한 주파수 신호를 발생하는 DDS;
상기 DDS로부터 발생한 주파수 신호와 상기 ADC에서 변환된 신호를 곱셈 연산하여 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 I 신호 및 Q 신호를 각각 상기 디지털 협대역 필터로 제공하는 곱셈기를 포함하며,
상기 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터는,
상기 곱셈기를 통해 출력되는 I, Q 신호를 설정된 서로 다른 샘플링 주파수를 이용하여 다단으로 디지털 협대역 신호를 필터링하고,
상기 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터는,
상기 DDC로부터 출력되는 I, Q신호를 설정된 샘플링 주파수를 이용하여 저역 통과 필터링을 수행하는 저역 통과 필터; 및
상기 저역 통과 필터를 통해 필터링된 신호를 다운 샘플링하여 필터 샘플링 주파수를 낮추는 다운 샘플링부를 포함하며,
상기 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터는,
전단의 디지털 협대역 필터의 통과 대역보다 후단의 디지털 협대역 필터의 통과 대역이 순차적으로 낮아지도록 저역 통과 필터를 구성하고, 저역 통과 필터를 통과한 신호의 필터 샘플링 주파수를 순차적으로 낮아지도록 다운 샘플링부를 구성하고,
상기 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터 각각의 다운 샘플링부에서의 데이터 샘플링 수는 순차적으로 낮아지도록 구성하는 것인 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호 처리장치.
In the radar signal processing apparatus for receiver narrowband signal suppression,
a receiver for outputting an intermediate frequency signal without performing narrowband filtering on a high frequency reception signal received through an antenna; and
and a signal processor for performing digital narrowband filtering in multiple stages using different sampling frequencies set for the intermediate frequency signal output through the receiver,
The receiver is
a band selection filter for amplifying and filtering only a desired frequency band from a frequency signal of noise and environmental influences included in a signal received through the antenna;
a low-noise amplifier for amplifying a signal while suppressing amplification of noise included in the signal provided from the band selection filter;
an image removal filter for performing bandpass filtering to remove a fatal image frequency from among the signals amplified by the low noise amplifier;
PLL that shifts and fixes the high-frequency LO output frequency to the desired frequency;
a local oscillator generating an LO frequency according to the control of the PLL;
a high-frequency down-converter for down-converting the low-noise amplified high-frequency (RF) band signal to the IF band using the LO frequency provided from the local oscillator, and then outputting the down-converted signal; and
and an intermediate frequency amplifier for amplifying the down-converted signal through the high-frequency down-mixer into a signal of a desired band and providing the intermediate-frequency signal to the signal processor,
The signal processor is
ADC for converting the intermediate frequency signal provided from the receiver into a digital signal;
DDC for lowering the signal of the intermediate frequency band converted to the digital signal to the baseband band; and
and a plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages for sequentially removing a narrowband signal including unnecessary noise and harmonic components from the signal passing through the DDC,
The signal processor implements the rest of the parts except for the ADC as an FPGA, or implements all configurations as an FPGA,
The signal processor is
Further comprising an N-point FFT that performs data processing for searching and tracking a target after converting time domain data for a signal filtered through a plurality of digital narrowband filters connected to the multi-stage into frequency domain data,
The DDC is
DDS for generating a frequency signal for lowering the received signal to the base band;
and a multiplier for down-converting the frequency by multiplying the frequency signal generated from the DDS and the signal converted by the ADC, and then providing the down-converted I signal and Q signal to the digital narrowband filter, respectively,
A plurality of digital narrowband filters connected in the multi-stage,
Filtering the digital narrowband signal in multiple stages using different sampling frequencies set for the I and Q signals output through the multiplier,
A plurality of digital narrowband filters connected in the multi-stage,
a low-pass filter for performing low-pass filtering on the I and Q signals output from the DDC using a set sampling frequency; and
and a down-sampling unit for down-sampling the signal filtered through the low-pass filter to lower the filter sampling frequency,
A plurality of digital narrowband filters connected in the multi-stage,
The low-pass filter is configured so that the pass band of the digital narrow-band filter of the rear stage is sequentially lower than the pass band of the digital narrow-band filter of the front stage, and the down-sampling unit is configured to sequentially lower the filter sampling frequency of the signal passing the low-pass filter. compose,
The radar signal processing apparatus for suppressing a narrowband receiver signal is configured such that the number of data sampling in each downsampling unit of each of the plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages is sequentially lowered.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호 처리방법에 있어서,
수신기에서, 안테나를 통해 수신되는 고주파 수신신호에 대하여 협대역 필터링을 수행하지 않고, 중간주파수 신호를 출력하는 단계; 및
신호 처리기에서, 상기 수신기를 통해 출력되는 중간 주파수 신호에 대하여 설정된 서로 다른 샘플링 주파수를 이용하여 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 중간주파수 신호를 출력하는 단계는,
안테나를 통해 수신된 신호에 포함된 노이즈 및 주변 환경 영향의 주파수 신호에서 원하는 주파수 대역만 대역 선택 필터를 통해 증폭 필터링하는 단계;
저잡음 증폭기에서, 상기 대역 선택 필터로부터 제공되는 신호에 포함된 잡음의 증폭을 억제하면서 신호를 저잡음 증폭하는 단계;
상기 저잡음 증폭기를 통해 증폭된 신호 중 치명적인 이미지 주파수(Image Frequency)를 제거할 수 있도록 이미지 제거 필터를 통해 대역 통과 필터링을 수행하는 단계;
상기 저잡음 증폭기를 통해 저잡음 증폭된 고주파(RF) 대역의 신호를 국부 발진기로부터 제공되는 LO 주파수를 이용하여 곱셈기를 통해 IF 대역으로 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 신호를 출력하는 단계; 및
상기 하향 변환된 신호를 중간주파수 증폭기를 이용하여 원하는 대역의 신호로 증폭시켜 중간 주파수 신호를 상기 신호 처리기로 제공하는 단계를 포함하며,
상기 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 단계는,
상기 수신기로부터 제공되는 중간주파수 신호를 ADC를 이용하여 디지털 신호로 변환하는 단계;
디지털 신호로 변환된 중간 주파 대역의 신호를 DDC를 이용하여 베이스밴드 대역으로 낮추는 단계; 및
상기 DDC를 통과한 신호로부터 불필요한 노이즈 및 하모닉 성분을 포함하는 협대역 신호를 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터를 이용하여 순차적으로 제거하는 단계를 포함하고,
상기 ADC를 제외한 DDC 및 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터를 FPGA로 구현하거나, ADC와 DDC 및 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터를 FPGA로 구현하며,
상기 다단으로 복수개 연결된 디지털 협대역 필터를 통해 필터링된 신호에 대한 시간 영역 데이터를 주파수영역 데이터로 변환한 후, 표적의 탐색 및 추적을 위한 데이터 처리를 N-포인트 FFT를 이용하여 수행하는 단계를 더 포함하고,
상기 베이스밴드 대역으로 낮추는 단계는,
DDS를 이용하여 수신신호를 Base Band로 낮추기 위한 주파수 신호를 발생하는 단계; 및
상기 DDS로부터 발생한 주파수 신호와 상기 ADC에서 변환된 신호를 곱셈기를 통해 곱셈 연산하여 주파수를 하향 변환한 후, 하향 변환된 I 신호 및 Q 신호를 각각 상기 디지털 협대역 필터로 제공하는 단계를 포함하며,
상기 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 단계는,
상기 곱셈기를 통해 출력되는 I, Q 신호를 설정된 서로 다른 샘플링 주파수를 이용하여 다단으로 디지털 협대역 신호를 필터링하고,
상기 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 단계는,
상기 DDC로부터 출력되는 I, Q신호를 설정된 샘플링 주파수를 이용하여 저역 통과 필터를 통해 저역 통과 필터링을 수행하는 단계; 및
상기 저역 통과 필터를 통해 필터링된 신호를 다운 샘플링부를 통해 다운 샘플링하여 필터 샘플링 주파수를 낮추는 단계를 포함하며,
상기 다단으로 디지털 협대역 필터링 동작을 수행하는 단계는,
전단의 디지털 협대역 필터의 통과 대역보다 후단의 디지털 협대역 필터의 통과 대역이 순차적으로 낮아지도록 저역 통과 필터를 구성하고, 저역 통과 필터를 통과한 신호의 필터 샘플링 주파수를 순차적으로 낮아지도록 다운 샘플링부를 구성하고,
상기 다단으로 복수 개 연결된 디지털 협대역 필터 각각의 다운 샘플링부에서의 데이터 샘플링 수는 순차적으로 낮아지도록 구성하는 것인 수신기 협대역 신호 억압을 위한 레이더 신호 처리방법.A radar signal processing method for receiver narrowband signal suppression, the method comprising:
outputting, at a receiver, an intermediate frequency signal without performing narrowband filtering on a high frequency reception signal received through an antenna; and
In a signal processor, performing a digital narrowband filtering operation in multiple stages using different sampling frequencies set for the intermediate frequency signal output through the receiver,
The step of outputting the intermediate frequency signal,
Amplifying and filtering only a desired frequency band from a frequency signal of noise and environmental influence included in a signal received through an antenna through a band selection filter;
low-noise amplification of a signal while suppressing amplification of noise included in the signal provided from the band selection filter in a low-noise amplifier;
performing bandpass filtering through an image removal filter to remove a fatal image frequency from among the signals amplified by the low noise amplifier;
down-converting the low-noise amplified high-frequency (RF) band signal through the low-noise amplifier to the IF band through a multiplier using the LO frequency provided from the local oscillator, and then outputting the down-converted signal; and
Amplifying the down-converted signal into a signal of a desired band using an intermediate frequency amplifier and providing an intermediate frequency signal to the signal processor,
The step of performing the digital narrowband filtering operation in multiple stages comprises:
converting the intermediate frequency signal provided from the receiver into a digital signal using an ADC;
lowering the signal of the intermediate frequency band converted to the digital signal to the baseband band using DDC; and
and sequentially removing a narrowband signal including unnecessary noise and harmonic components from the signal passing through the DDC using a plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages,
Except for the ADC, DDC and digital narrowband filters connected in multiple stages are implemented in FPGA, or ADC and DDC and digital narrowband filters connected in multiple stages are implemented in FPGA,
After converting time domain data for a signal filtered through a plurality of digital narrowband filters connected in multiple stages to frequency domain data, performing data processing for searching and tracking a target using an N-point FFT is further performed. including,
The step of lowering to the baseband band,
generating a frequency signal for lowering a received signal to a base band using DDS; and
The frequency signal generated from the DDS and the signal converted by the ADC are multiplied through a multiplier to down-convert the frequency, and then the down-converted I signal and the Q signal are provided to the digital narrowband filter, respectively,
The step of performing the digital narrowband filtering operation in multiple stages comprises:
Filtering the digital narrowband signal in multiple stages using different sampling frequencies set for the I and Q signals output through the multiplier,
The step of performing the digital narrowband filtering operation in multiple stages comprises:
performing low-pass filtering on the I and Q signals output from the DDC through a low-pass filter using a set sampling frequency; and
Down-sampling the signal filtered through the low-pass filter through a down-sampling unit to lower the filter sampling frequency,
The step of performing the digital narrowband filtering operation in multiple stages comprises:
The low-pass filter is configured so that the pass band of the digital narrow-band filter of the rear stage is sequentially lower than the pass band of the digital narrow-band filter of the front stage, and the down-sampling unit is configured to sequentially lower the filter sampling frequency of the signal passing the low-pass filter. compose,
The radar signal processing method for narrowband signal suppression in the receiver is configured such that the number of data sampling in each down-sampling unit of each of the plurality of digital narrowband filters connected in the multi-stage is sequentially lowered. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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