KR102442794B1 - Millimeter wave power and phase difference detector and image processing method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 밀리미터파 영상시스템에서 복수의 안테나를 통해 수신된 밀리미터파를 이용하여 수신 신호 간의 크기와 위상차를 검출하고, 검출된 신호의 크기와 위상차를 토대로 수신 신호의 위치 또는 송신단의 위치를 파악하며, 높은 영상 품질을 획득하기 위해 수신 신호 또는 송신단의 위치를 토대로 신호의 왜곡을 보정하여 검출기의 출력이 균일하도록 보상하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기는 송신단의 신호가 대상체(Target)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신하는 복수의 안테나와, 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나를 통해 수신된 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출하는 신호 검출부와, 검출된 각 안테나의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차를 추출하는 위상차 추출부를 포함한다. 또한, 상기 위상차 추출부에서 추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 위치 추출부와, 위치 추출부를 통해 추출된 송신단의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나에 대한 검출기의 출력이 균일하도록 안테나의 수신 신호를 보상하는 신호 보정부를 포함한다.The present invention detects the magnitude and phase difference between received signals using millimeter waves received through a plurality of antennas in a millimeter wave imaging system, and determines the position of the received signal or the position of the transmitter based on the detected signal magnitude and phase difference, , to a millimeter wave power and phase difference detector that compensates for a uniform output of a detector by correcting distortion of a signal based on a position of a received signal or a transmitter to obtain high image quality, and an image processing method using the same. A millimeter wave power and phase difference detector according to an embodiment of the present invention includes a plurality of antennas for receiving a millimeter wave signal in which a signal of a transmitter is reflected, diffracted, or scattered by a target, and a signal received through the plurality of antennas; , A signal detection unit for detecting a combined signal generated by adding signals received through each antenna, and a phase difference extraction for extracting the magnitude and phase difference between signals appearing between a plurality of antennas using the detected received signal of each antenna and the combined signal includes wealth. In addition, using the position extractor for extracting the position of the transmitter or the received signal using the phase difference information between the plurality of antennas extracted by the phase difference extractor, and the position information of the transmitter or the position information of the received signal extracted through the position extractor and a signal compensator for compensating for the received signal of the antenna so that the output of the detector for each antenna is uniform.
Description
본 발명은 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밀리미터파 영상시스템에서 복수의 안테나를 통해 수신된 밀리미터파를 이용하여 수신 신호 간의 크기와 위상차를 검출하고, 검출된 신호의 크기와 위상차를 토대로 수신 신호의 위치 또는 송신단의 위치를 파악하며, 높은 영상 품질을 획득하기 위해 수신 신호 또는 송신단의 위치를 토대로 신호의 왜곡을 보정하여 검출기의 출력이 균일하도록 보상하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a millimeter wave power and phase difference detector and an image processing method using the same, and more particularly, to a millimeter wave image system using millimeter waves received through a plurality of antennas to detect the magnitude and phase difference between received signals, It identifies the position of the received signal or the position of the transmitter based on the magnitude and phase difference of the detected signal, and compensates for the output of the detector to be uniform by correcting the distortion of the signal based on the position of the received signal or the transmitter to obtain high image quality. A millimeter wave power and phase difference detector and an image processing method using the same.
통상적으로 밀리미터파 영상시스템은 종래의 주파수 자원과 비교하여 짧은 파장의 밀리미터파(30~300GHz) 주파수 신호를 이용한 전자기파 영상시스템으로서, 식품 내 이물질 검출과 비파괴 검사장비, 보안 영상, 차량용 자율주행센서 등의 분야에서 활용된다.In general, a millimeter wave imaging system is an electromagnetic wave imaging system using a millimeter wave (30 to 300 GHz) frequency signal with a shorter wavelength compared to conventional frequency resources. used in the field of
또한, 밀리미터파 영상 검출용 수신단은 수신 주파수보다 소자 동작주파수가 높은 65nm 이하의 CMOS, SiGe BiCMOS 또는 화합물 반도체 등의 고가 반도체 공정을 이용하는 연구 개발이 진행되어 왔으나, 높은 제작 가격과 성능 한계 등으로 인하여 시장에서 요구하는 저가 실시간 대면적 영상검출용의 배열형 검출소자로는 상용화에 어려움이 있다.In addition, research and development has been carried out for the millimeter wave image detection receiver using expensive semiconductor processes such as CMOS, SiGe BiCMOS, or compound semiconductors of 65 nm or less, which have a device operating frequency higher than the reception frequency, but due to high manufacturing cost and performance limitations, etc. It is difficult to commercialize the low-cost array-type detection device for real-time large-area image detection required by the market.
또한, 플라즈몬(Plasmon) 검출기 또는 저항 혼합기라 불리는 에너지 검출 기술은 소자 동작 주파수 이상의 밀리미터파 신호 검출이 가능하므로, 종래의 고가 반도체 공정을 사용하지 않고 저가의 양산성이 높은 CMOS 공정을 이용하여 실시간 대면적 밀리미터파 영상시스템에 필요한 검출기를 구현할 수 있다.In addition, energy detection technology called a plasmon detector or a resistor mixer is capable of detecting millimeter wave signals above the device operating frequency. A detector required for an area millimeter wave imaging system can be implemented.
하지만, 종래의 CMOS 기반 에너지 검출 기술은 다른 밀리미터파 검출 기술에 비하여 낮은 검출 특성으로 인해 성능의 한계를 가지고 있다. 특히, 종래의 CMOS 기반 에너지 검출 기술은 유입된 밀리미터파 신호의 유무 또는 신호의 크기를 단순 파악하는 한계로 인해 영상시스템의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 높이기 어려운 문제가 있다.However, the conventional CMOS-based energy detection technology has limitations in performance due to low detection characteristics compared to other millimeter wave detection technologies. In particular, the conventional CMOS-based energy detection technology has a problem in that it is difficult to increase the signal-to-noise ratio (SNR) of the imaging system due to the limitation of simply detecting the presence or absence of an introduced millimeter wave signal or the size of the signal.
따라서, 실시간 대면적 밀리미터파 영상시스템을 위한 고감도 에너지 검출 기술을 위해서는 종래의 단순 신호 크기 검출 외에 추가적인 검출 정보를 획득할 필요가 있다.Therefore, for a high-sensitivity energy detection technique for a real-time large-area millimeter wave imaging system, it is necessary to acquire additional detection information in addition to the conventional simple signal magnitude detection.
또한, 밀리미터파 영상의 특징은 물체의 경계면에서 나타나는 산란 특성으로 인하여 물체 외각이 퍼지게 나타나는 것이다. 이러한 특성은 물체 영상이 선명하게 나타나는 것을 방해하여 식별 유무 및 물체의 종류를 판단하기 어렵게 하는 요인이 된다.In addition, a characteristic of the millimeter wave image is that the outer shell of the object appears to be spread due to the scattering characteristics appearing at the boundary surface of the object. This characteristic prevents the object image from appearing clearly, making it difficult to determine the presence or absence of identification and the type of object.
이를 해결하거나 물체 외각이 퍼지는 특성을 줄이는 일반적인 방법으로는 짧은 파장을 사용하기 위해 송수신 주파수를 높이는 방법이 있으며, 물리적 렌즈와 같은 방법으로 산란된 신호를 모아주거나 또는 신호 산란을 고려한 송신 방사 방법 등이 있다.A general method to solve this problem or to reduce the spread of the outer shell of an object is to increase the transmission/reception frequency to use a shorter wavelength, collect the scattered signals in the same way as a physical lens, or a transmission emission method considering signal scattering. have.
그러나 이러한 방법은 높은 공정 사용에 의한 회로/구성 소자 제작의 한계가 있으며, 반도체 후공정 수행을 통한 렌즈와 같은 광학계 제작이 요구된다는 한계로 인해 종래와 동일한 상용화 제한을 발생한다.However, this method has limitations in manufacturing circuits/components due to high process use, and the same limitations in commercialization as in the prior art due to the limitations in that optical systems such as lenses are required through semiconductor post-processing.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 물체의 경계면에서 산란되어 나타나는 밀리미터파 영상을 선명하게 구현하고자 하는데 그 목적이 있다. 또한, 반도체 공정만을 이용하여 밀리미터파 검출기의 성능을 향상시키고자 하는데 그 목적이 있다. 또한, 신호처리를 통한 영상 복원을 사용하지 않고도 영상 신호의 신호대잡음비 또는 동적 영역을 확대하여 영상 품질을 향상시키고자 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the disadvantages of the prior art, and the purpose of the present invention is to clearly implement a millimeter wave image that is scattered at the boundary surface of an object. Another object of the present invention is to improve the performance of a millimeter wave detector using only a semiconductor process. Another object of the present invention is to improve image quality by enlarging the signal-to-noise ratio or dynamic region of an image signal without using image restoration through signal processing.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기는 복수의 안테나와, 신호 검출부, 위상차 추출부, 위치 추출부 및 신호 보정부를 포함할 수 있다. 상기 복수의 안테나는 송신단의 신호가 대상체(Target)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신한다.A millimeter wave power and phase difference detector according to an aspect of the present invention for achieving this technical problem may include a plurality of antennas, a signal detector, a phase difference extractor, a position extractor, and a signal corrector. The plurality of antennas receive a millimeter wave signal in which a signal of a transmitter is reflected, diffracted, or scattered by a target.
또한, 상기 신호 검출부는 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나를 통해 수신된 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출한다. 또한, 상기 위상차 추출부는 신호 검출부를 통해 검출된 각 안테나의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차를 추출한다.In addition, the signal detector detects a combined signal generated by adding a signal received through a plurality of antennas and a signal received through each antenna. In addition, the phase difference extracting unit extracts a magnitude and a phase difference between signals appearing between a plurality of antennas by using the combined signal and the received signal of each antenna detected by the signal detection unit.
또한, 위치 추출부는 상기 위상차 추출부에서 추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출한다. 또한, 상기 신호 보정부는 위치 추출부를 통해 추출된 송신단의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나에 대한 검출기의 출력이 균일하도록 안테나의 수신 신호를 보상한다.In addition, the position extractor extracts the position of the transmitter or the received signal by using the phase difference information between the plurality of antennas extracted by the phase difference extractor. In addition, the signal compensator compensates the received signal of the antenna so that the output of the detector for each antenna is uniform by using the position information of the transmitting end or the position information of the received signal extracted through the position extracting unit.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기를 이용한 영상 처리 방법은 복수의 안테나를 통해 송신단의 신호가 대상체(Target)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)와, 상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나를 통해 수신된 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출하는 단계(S20) 및 검출된 각 안테나의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차 정보를 추출하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.In addition, the image processing method using the millimeter wave power and phase difference detector according to another aspect of the present invention comprises the steps of receiving a millimeter wave signal in which a signal of a transmitting end is reflected, diffracted or scattered by a target through a plurality of antennas ( S10), detecting a combined signal generated by adding a signal received through the plurality of antennas and a signal received through each antenna (S20), and using the detected signal received by each antenna and the combined signal It may include the step of extracting the magnitude and phase difference information between the signals appearing between the antennas (S30).
또한, 추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 단계(S40)와, 추출된 송신단의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나에 대한 검출기의 출력이 균일하도록 안테나의 수신 신호를 보상하는 단계(S50) 및 영상시스템에서 보상된 수신 신호를 토대로 영상시스템의 수집 영상을 복원하여 복원 영상을 추출하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.In addition, the step of extracting the position of the transmitter or the received signal using the phase difference information between the extracted plurality of antennas (S40), and the output of the detector for each antenna using the extracted position information of the transmitter or the position information of the received signal Compensating the received signal of the antenna to be uniform (S50) and extracting the restored image by reconstructing the collected image of the imaging system based on the compensated received signal in the imaging system (S60) may be included.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법은 표준 반도체 공정만을 이용하여 제작한 밀리미터파 검출기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 복수의 안테나를 구비한 검출기를 이용하여 전력 검출 기법만으로 안테나의 수신 신호 간 크기와 위상차를 검출할 수 있다.As described above, the millimeter wave power and phase difference detector and the image processing method using the same according to the present invention can improve the performance of a millimeter wave detector manufactured using only a standard semiconductor process. Also, it is possible to detect a magnitude and a phase difference between the received signals of the antennas using only a power detection technique using a detector having a plurality of antennas.
또한, 복수의 안테나를 통해 수집된 신호 간의 크기와 위상차를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 파악하고, 송신단 또는 수신 신호의 위치에 따른 안테나 간 신호의 출력 왜곡을 보정함으로써 대상체(Target)의 경계면에서 산란되어 나타나는 밀리미터파 영상을 선명하게 구현할 수 있다.In addition, by using the magnitude and phase difference between the signals collected through the plurality of antennas to determine the position of the transmitting end or the received signal, and correcting the output distortion of the signal between the antennas according to the position of the transmitting end or the received signal, the boundary surface of the target It is possible to clearly implement the millimeter wave image that appears scattered from the .
또한, 추가적인 신호처리를 통한 영상 복원을 사용하지 않고도 영상 신호의 신호대잡음비 또는 동적 영역을 확대하여 영상 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기를 반사 영상에 적용하여 전력과 위상차 동시 분석을 통해 측정 대상이 갖는 전자기파 물질 특성 분석에 활용할 수 있는 효과가 있다.Also, it is possible to improve the image quality by enlarging the signal-to-noise ratio or dynamic region of the image signal without using image restoration through additional signal processing. In addition, by applying the millimeter wave power and phase difference detector according to the present invention to the reflected image, there is an effect that can be utilized to analyze the characteristics of electromagnetic wave materials of a measurement target through simultaneous analysis of power and phase difference.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기를 나타내는 구성도이다.
도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나의 수신 신호 위치를 나타내는 도면이다.
도 6, 도 7 및 도 8은 수신 신호의 위치에 따른 검출기의 출력 정보를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 6, 도 7 및 도 8에서 안테나B의 출력을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기의 안테나 배치 구조를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기를 이용한 영상 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12는 도 11의 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)를 세부적으로 나타내는 순서도이다.1 is a block diagram showing a millimeter wave power and phase difference detector according to an embodiment of the present invention.
2, 3 and 4 are diagrams illustrating a signal detection unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a position of a reception signal of an antenna according to an embodiment of the present invention.
6, 7 and 8 are diagrams illustrating output information of a detector according to a position of a received signal.
9 is a diagram illustrating an output of an antenna B in FIGS. 6, 7 and 8 .
10 is a diagram illustrating an antenna arrangement structure of a millimeter wave power and phase difference detector according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating an image processing method using millimeter wave power and a phase difference detector according to an embodiment of the present invention.
12 is a flowchart illustrating in detail a step S10 of receiving the millimeter wave signal of FIG. 11 .
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. In addition, terms such as “…unit”, “…group”, “…module”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. can be
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Like reference numerals in each figure indicate like elements.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)를 나타내는 구성도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이 영상시스템(1)은 전력 및 위상차 검출기(10), 송신단(20) 및 신호처리단(30)으로 구성될 수 있다.1 is a block diagram showing a millimeter wave power and
송신단(20)은 밀리미터파를 생성하고 증폭하여 송신한다. 또한, 전력 및 위상차 검출기(10)는 복수의 안테나(100)를 이용하여 송신단(20)으로부터 송신되어 측정 대상 또는 대상체(Target)(2)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신 및 검출한다. 또한, 신호처리단(30)은 전력 및 위상차 검출기(10)에서 검출된 신호를 처리하여 영상 정보를 추출한다.The
본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)는 밀리미터파 영상시스템(1)에서 복수의 안테나(100)를 통해 신호를 수신하고, 수신된 신호를 토대로 전력 검출 기법을 이용하여 송신단(20)의 위치를 파악할 수 있으며, 영상시스템(1)에서 단일 픽셀로 활용되어 보다 높은 품질의 영상을 얻을 수 있다.The millimeter wave power and
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)는 복수의 안테나(100)와, 신호 검출부(200), 위상차 추출부(300), 위치 추출부(400), 신호 보정부(500) 및 저장부(600)를 포함할 수 있다.In addition, the millimeter wave power and
신호 검출부(200)는 복수의 안테나(100)를 통해 수신되는 밀리미터파 신호를 검출하고, 복수의 안테나(100)를 통해 수신된 신호가 더하여 생성되는 결합 신호를 검출한다. 신호 검출부(200)는 전력 분배모듈(210), 커플러 모듈(220) 또는 SE(Single-ended) 검출 모듈(230) 중 어느 하나를 이용하여 구현할 수 있다.The
도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출부(200)를 나타내는 도면이다. 즉, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 분배모듈(210)을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 커플러 모듈(220)을 나타내는 도면이며, 도 4는 SE(Single-ended) 검출 모듈(230)을 나타내는 도면이다.2, 3 and 4 are diagrams illustrating a
도 2와 같이 전력 분배모듈(210)은 전력 분배 기능을 갖는 전력 분배기(214, 215, 216, 217)를 통해 안테나A(110)와 안테나B(120)로부터 수신되는 신호를 분배하고, 분배된 신호를 이용하여 안테나A(110)와 안테나B(120)의 수신 신호와, 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호가 더하여 생성되는 결합 신호를 검출한다.As shown in FIG. 2 , the power distribution module 210 distributes the signals received from the
또한, 전력 분배모듈(210)은 제1 디텍터(211), 제2 디텍터(212), 제3 디텍터(213) 및 복수의 전력 분배기(214, 215, 216, 217, 218, 219)를 포함한다. 제1 디텍터(211)는 안테나A(110)의 양단에 각각 연결되는 전력 분배기(214, 215)를 통해 분배된 신호(D1P, D1N)를 이용하여 안테나A(110)의 입력 신호를 검출한다.In addition, the power distribution module 210 includes a
이때, 제1 디텍터(211)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 입력 신호(D1)는 아래의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.In this case, the input signal D 1 of the
[수학식 1][Equation 1]
여기에서, D1은 제1 디텍터(211)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 입력 신호이고, A는 안테나A(110)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다. 즉, D1은 안테나A(110)의 양단에 각각 연결되는 전력 분배기(214, 215)를 통해 분배된 신호(D1P, D1N)를 더한 신호의 크기를 나타낸다.Here, D 1 is an input signal of the
또한, 제2 디텍터(212)는 안테나B(120)의 양단에 각각 연결되는 전력 분배기(216, 217)를 통해 분배된 신호(D2P, D2N)를 이용하여 안테나B(120)의 입력 신호를 검출한다.In addition, the
이때, 제2 디텍터(212)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 입력 신호(D2)는 아래의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.In this case, the input signal D 2 of the
[수학식 2][Equation 2]
여기에서, D2는 제2 디텍터(212)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 입력 신호이고, B는 안테나B(120)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다. 즉, D2는 안테나B(120)의 양단에 각각 연결되는 전력 분배기(216, 217)를 통해 분배된 신호(D2P, D2N)를 더한 신호의 크기를 나타낸다.Here, D 2 is an input signal of the
또한, 전력 분배기(218)는 안테나A(110)의 분배된 신호(D1P2)와 안테나B(120)의 분배된 신호(D2P2)를 더하여 결합 신호(D3P)를 생성한다. 또한, 전력 분배기(219)는 안테나A(110)의 분배된 신호(D1N2)와 안테나B(120)의 분배된 신호(D2N2)를 더하여 결합 신호(D3N)를 생성한다.In addition, the
제3 디텍터(213)는 전력 분배기(218)의 결합 신호(D3P)와 전력 분배기(219)의 결합 신호(D3N)를 더하여 안테나A(110)의 수신 신호와 안테나B(120)의 수신 신호가 더해진 결합 신호를 검출한다.The
이때, 제3 디텍터(213)를 통해 검출되는 신호의 크기는 아래의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.In this case, the magnitude of the signal detected through the
[수학식 3][Equation 3]
또한, 도 3과 같이 커플러 모듈(220)은 커플러(224, 225, 226, 227)를 통해 안테나A(110)와 안테나B(120)로부터 수신되는 신호를 분리하여 각각 검출하고, 안테나A(110)와 안테나B(120)로부터 수신되는 신호의 분리 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출한다.In addition, as shown in FIG. 3 , the coupler module 220 separates and detects signals received from the
또한, 커플러 모듈은(220)은 제1 디텍터(221), 제2 디텍터(222), 제3 디텍터(223), 복수의 커플러(224, 225, 226, 227) 및 복수의 전력 분배기(228, 229)를 포함한다.In addition, the coupler module 220 includes a
제1 디텍터(221)는 안테나A(110)의 양단에 각각 연결되는 커플러(224, 225)를 통해 분리된 신호(D1P, D1N)를 이용하여 안테나A(110)의 수신 신호를 검출한다.The
이때, 커플러(224, 225, 226, 227)는 각 전송선로를 통과한 신호가 90도(π/2)의 위상 변화가 되도록 구성된다. 즉, 도 3에서 커플러(224, 225)를 통해 분리된 신호(D1P, D1N)는 각각 한 개의 전송선로를 통과하여 안테나A(110)의 수신 신호와 90도(π/2)의 위상 변화가 발생한다.At this time, the
또한, 커플러(224, 225)를 통해 분리된 신호(D1P2, D1N2)는 각각 두 개의 전송선로를 통과하여 안테나A(110)의 수신 신호와 180도(π)의 위상 변화가 발생함으로써 반전된 신호를 나타낸다.In addition, the signals (D 1P2 , D 1N2 ) separated through the couplers (224, 225) pass through two transmission lines, respectively, and the received signal of the antenna A (110) and a phase change of 180 degrees (π) are inverted indicates the signal.
제1 디텍터(221)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 입력 신호(D1)는 아래의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.The input signal D 1 of the
[수학식 4][Equation 4]
여기에서, D1은 제1 디텍터(221)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 입력 신호이고, A는 안테나A(110)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다. 즉, D1은 안테나A(110)의 양단에 각각 연결되는 커플러(224, 225)를 통해 분리된 신호(D1P, D1N)를 더한 신호의 크기를 나타낸다.Here, D 1 is an input signal of the
또한, 제2 디텍터(222)는 안테나B(120)의 양단에 각각 연결되는 커플러(226, 227)를 통해 분리된 신호(D2P, D2N)를 이용하여 안테나B(120)의 입력 신호를 검출한다. 이때, 제2 디텍터(222)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 입력 신호는 아래의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.In addition, the
[수학식 5][Equation 5]
여기에서, D2는 제2 디텍터(222)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 입력 신호이고, B는 안테나B(120)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다. 즉, D2는 안테나B(120)의 양단에 각각 연결되는 커플러(226, 227)를 통해 분리된 신호(D2P, D2N)를 더한 신호의 크기를 나타낸다.Here, D 2 is an input signal of the
또한, 전력 분배기(228)는 안테나A(110)의 분리된 신호(D1N2)와 안테나B(120)의 분리된 신호(D2N2)를 더하여 결합 신호(D3N)를 생성한다. 이때, 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 분리된 신호(D1N2, D2N2)는 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호가 커플러(224, 226)에서 각각 두 개 전송선로를 통과하여 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호와 각각 180도(π)의 위상 변화가 발생함으로써 반전된 신호를 나타낸다.In addition, the
또한, 전력 분배기(229)는 안테나A(110)의 분리된 신호(D1P2)와 안테나B(120)의 분리된 신호(D2P2)를 더하여 결합 신호(D3P)를 생성한다. 이때, 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 분리된 신호(D1P2, D2P2)는 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호가 커플러(225, 227)에서 각각 두 개 전송선로를 통과하여 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호와 180도(π)의 위상 변화가 발생함으로써 반전된 신호를 나타낸다.In addition, the
제3 디텍터(223)는 전력 분배기(228)의 결합 신호(D3N)와 전력 분배기(229)의 결합 신호(D3P)를 더하여 안테나A(110)의 입력 신호와 안테나B(120)의 입력 신호가 더해진 신호를 검출한다.The
따라서, 제3 디텍터(223)를 통해 검출되는 신호의 크기는 아래의 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.Accordingly, the magnitude of the signal detected through the
[수학식 6][Equation 6]
또한, 도 4와 같이 SE(Single-ended) 검출 모듈(230)은 안테나A(110)와 안테나B(120)에 각각 단방향으로 연결되는 커플러(234, 235)를 통해 안테나A(110)와 안테나B(120)의 수신 신호를 분리하여 각각 검출하고, 커플러(234, 235)를 통해 분리된 신호(DA, DB)를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출한다.In addition, as shown in FIG. 4 , the SE (Single-ended) detection module 230 includes the
또한, SE(Single-ended) 검출 모듈(230)은 제1 디텍터(231), 제2 디텍터(232), 제3 디텍터(233), 복수의 커플러(234, 235) 및 전력분배기(236)를 포함한다.In addition, the SE (Single-ended) detection module 230 includes a
제1 디텍터(231)는 안테나A(110)에 연결되는 커플러(234)를 통해 분리된 신호를 이용하여 안테나A(110)의 입력 신호를 검출한다. 이때, 제1 디텍터(231)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 입력 신호는 아래의 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.The
[수학식 7][Equation 7]
여기에서, DA는 제1 디텍터(231)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 수신 신호이고, A는 안테나A(110)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다.Here, D A is the received signal of the
또한, 제2 디텍터(232)는 안테나B(120)에 연결되는 커플러(235)를 통해 분리된 신호를 이용하여 안테나B(120)의 입력 신호를 검출한다. 이때, 제2 디텍터(232)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 입력 신호는 아래의 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있다.Also, the
[수학식 8][Equation 8]
여기에서, DB는 제2 디텍터(232)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 수신 신호이고, B는 안테나B(120)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다.Here, D B is the received signal of the
또한, 전력분배기(236)는 커플러(234)를 통해 분리된 안테나A(110)의 수신 신호(DA2)와, 커플러(235)를 통해 분리된 안테나B(120)의 수신 신호(DB2)를 더하여 결합 신호(DS)를 생성한다.In addition, the
이때, 커플러(234)를 통해 분리된 안테나A(110)의 수신 신호(DA2)와, 커플러(235)를 통해 분리된 안테나B(120)의 수신 신호(DB2)는 각 커플러(234, 235)에서 각각 두 개의 전송선로를 통과하여 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호와 180도(π)의 위상 변화가 발생함으로써 반전된 신호를 나타낸다.At this time, the received signal D A2 of the
따라서, 제3 디텍터(233)를 통해 검출되는 결합 신호(DS)의 크기는 아래의 [수학식 9]와 같이 나타낼 수 있다.Accordingly, the magnitude of the combined signal D S detected through the
[수학식 9][Equation 9]
위상차 추출부(300)는 신호 검출부(200)를 통해 검출된 안테나(100)의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나(100) 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차를 추출한다.The phase
또한, 위상차 추출부(300)는 신호 검출부(200)에서 검출된 신호 간 크기와 위상차를 토대로 밀리미터파의 파장 이내에서 나타나는 검출 특성 차이를 추출함으로써 높은 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR) 획득이 가능하다.In addition, the phase
예를 들어, 2개의 복수 안테나(110, 120)를 사용하는 전력 및 위상차 검출기(10)의 경우에 위상차 추출부(300)는 아래의 [수학식 10]을 이용하여 수신 신호 간 크기()와 위상차 정보()를 구할 수 있다.For example, in the case of the power and
[수학식 10][Equation 10]
여기에서, PA, PB는 안테나A(110) 및 안테나B(120)에서 수집된 신호의 크기이고, PS는 두 신호(PA, PB)가 더해진 결합 신호의 크기이다. 또한, 는 두 신호(PA, PB) 간의 크기이고, 는 위상차 정보를 나타낸다.Here, P A and P B are the magnitudes of signals collected by the
전압 형태로 나타나는 전력 및 위상차 검출기(10)의 출력과 전압은 검출기 특성인 자승의 법칙(square's law)을 따라가는 경우, 의 관계를 만족하므로 아래의 [수학식 11]과 같은 검출기 출력으로 나타낼 수 있다.When the output and voltage of the power and
[수학식 11][Equation 11]
여기에서, kA, kB, kS는 각각 제1 디텍터(211, 221, 231), 제2 디텍터(212, 222, 232) 및 제3 디텍터(213, 223, 233)의 반응도와 관계된 상수를 나타낸다.Here, k A , k B , and k S are constants related to the reactivity of the
만약 전력 및 위상차 검출기(10)에서 제1 디텍터(211, 221, 231), 제2 디텍터(212, 222, 232) 및 제3 디텍터(213, 223, 233)의 반응도가 동일하다면 k = kS = kA = kB이므로 위상차는 아래의 [수학식 12]와 같이 나타낼 수 있다.If the reactivity of the
[수학식 12][Equation 12]
또한, 전력 및 위상차 검출기(10)에서 제1 디텍터(211, 221, 231), 제2 디텍터(212, 222, 232) 및 제3 디텍터(213, 223, 233)의 반응도가 서로 다른 경우에 위상차는 아래의 [수학식 13]과 같은 형태로 나타낼 수 있고, 이때는 평면으로 입사된 밀리미터파 송신단(20)을 이용하여 특성 보상을 할 수 있다. 즉, =0일 때 VS, VA, VB를 측정한다.In addition, when the reactivity of the
[수학식 13][Equation 13]
여기에서, 이고, 가 되도록 출력 전압을 보상한다.From here, ego, The output voltage is compensated so that
또한, 와, 의 관계식을 이용하여 [수학식 13]을 정리하면, 아래의 [수학식 14]로 나타낼 수 있다.In addition, Wow, If [Equation 13] is arranged using the relational expression of , it can be expressed as [Equation 14] below.
[수학식 14][Equation 14]
위치 추출부(400)는 위상차 추출부(300)에서 추출된 안테나A(110) 및 안테나B(120) 간의 위상차 정보()를 이용하여 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치를 추출할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나(100)의 수신 신호 위치를 나타내는 도면이다. 즉, 도 5는 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 입사되는 수신 신호의 위상차에 따른 두 수신 신호의 위치(θ)를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a position of a reception signal of the antenna 100 according to an embodiment of the present invention. That is, FIG. 5 is a diagram illustrating a position θ of two received signals according to a phase difference between the received signals incident on the
도 5에서 도시된 바와 같이 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 입사되는 두 수신 신호의 거리 차이(d)에 의해서 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 도달하는 밀리미터파 신호의 크기와 위상이 달라진다.As shown in FIG. 5 , the millimeter wave signal arriving at the
이때, 두 수신 신호의 거리 차이(d)는 아래의 [수학식 15]로 나타낼 수 있다.In this case, the distance difference (d) between the two received signals can be expressed by the following [Equation 15].
[수학식 15][Equation 15]
여기에서, d는 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 입사되는 두 수신 신호의 거리 차이이고, a는 안테나A(110)와 안테나B(120) 간의 거리 차이이며, θ는 안테나A(110)와 안테나B(120)를 연결하는 직선 경로에 대한 두 수신 신호의 입사각을 나타낸다.Here, d is the distance difference between the two received signals incident on the
상기 [수학식 15]를 토대로 다시 정리하면, 두 수신 신호의 위상차()는 아래의 [수학식 16]과 같이 나타낼 수 있다.If rearranged based on the above [Equation 15], the phase difference ( ) can be expressed as [Equation 16] below.
[수학식 16][Equation 16]
따라서, 위치 추출부(400)는 위상차 추출부(300)에서 추출된 안테나A(110) 및 안테나B(120) 간의 위상차 정보()를 토대로 [수학식 16]을 이용하여 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치(θ)를 추출할 수 있다.Accordingly, the
신호 보정부(500)는 위치 추출부(400)를 통해 추출된 송신단(20)의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 검출기(10)의 출력이 균일하도록 안테나(100)의 수신 신호를 보상할 수 있다.The
도 6, 도 7 및 도 8은 수신 신호의 위치에 따른 검출기(10)의 출력 정보를 나타내는 도면이다. 즉, 도 6은 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 입사되는 수신 신호의 위치가 대상체(Target)(2)에 의해 가려지지 않는 경우를 나타내는 도면이고, 도 7은 안테나B(120)가 대상체(Target)(2)에 의해 일부 가려지는 위치에서 수신 신호가 입사하는 경우를 나타내는 도면이며, 도 8은 안테나B(120) 전체가 대상체(Target)(2)에 의해 가려지는 위치에서 수신 신호가 입사하는 경우를 나타내는 도면이다.6, 7, and 8 are diagrams illustrating output information of the
이때, 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 입사되는 수신 신호는 검출기(10)에 수직 방향으로 입사한다고 가정하고, 도 6, 도 7 및 도 8과 같이 검출기(10)가 화살표 방향으로 이동하면서 신호를 측정한다.At this time, it is assumed that the received signals incident on the
도 6과 같이 안테나A(110) 및 안테나B(120)가 대상체(Target)(2)에 의해 가려지지 않는 경우에 안테나A(110) 및 안테나B(120)에서 수신되는 신호는 이론적으로 동일해야 한다.As shown in FIG. 6 , when the
그러나, 도 6의 경우 안테나B(120)에는 대상체(20)에 의해 산란된 신호가 수신되어 초기 영상에서 도시된 바와 같이 안테나A(110)의 수신 신호와 동일하게 나타나지 않는다.However, in the case of FIG. 6 , the signal scattered by the
이러한 특성은 대상체(20)와 안테나B(120) 사이의 거리가 가까워짐에 따라 점차 증가한다. 이때, 산란 신호에 의한 크기 증감은 크지 않으나 위상 차이가 심하게 나타난다.This characteristic gradually increases as the distance between the
따라서, 신호 보정부(500)는 송신단(20)의 위치 또는 수신 신호의 위치에 따른 안테나(100) 간의 위상 차이 정보를 이용하여 안테나B(120)에 나타나는 신호의 변화를 보상할 수 있다.Accordingly, the
또한, 도 7과 같이 안테나B(120)가 대상체(Target)(2)에 의해 일부 가려지는 위치에서 수신 신호가 입사하는 경우는 위상만이 크게 차이가 나는 도 6의 경우에 비해 수광 면적이 줄어들어 신호의 크기 차이도 발생한다.In addition, when the received signal is incident at a position where the
대상체(2)의 끝에서 산란으로 안테나B(120)에 나타나는 신호의 크기는 줄어드는 안테나B(120)의 면적에 비례하여 나타나지는 않으나, 산란 신호에 의한 영향은 도 6의 경우에 비해 상대적으로 작게 나타난다.The magnitude of the signal appearing on the
또한, 도 8과 같이 안테나B(120) 전체가 대상체(Target)(2)에 의해 가려지는 위치에서 수신 신호가 입사하는 경우에 안테나B(120)는 대상체(2)에 의해 모두 가려진 상태이므로 아무런 신호가 입사되지 않아야 하지만, 대상체(2) 가장자리(Edge)에서의 산란 특성으로 인해 상대적으로 작은 신호가 유입된다.In addition, as shown in FIG. 8 , when a received signal is incident at a position where the
이때, 위상 값은 산란된 신호가 들어오는 방향이 도 6의 경우와 반대가 되기 때문에 도 6과 반대 부호를 가진다. 따라서, 신호 보정부(500)는 이를 바탕으로 안테나B(120)에서 얻어진 신호를 보상할 수 있다.At this time, the phase value has a sign opposite to that of FIG. 6 because the direction in which the scattered signal is received is opposite to that of FIG. 6 . Accordingly, the
또한, 저장부(600)는 신호 검출부(200)를 통해 검출된 복수의 안테나(100)의 밀리미터파 신호와 결합 신호를 저장한다. 또한, 저장부(600)는 위상차 추출부(300)에서 추출된 복수의 안테나(100) 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차 정보를 저장한다.In addition, the
또한, 저장부(600)는 위치 추출부(400)에서 추출된 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치 정보와, 신호 보정부(500)에서 산출된 각 안테나(100)의 보상 정보를 저장한다.In addition, the
도 9는 도 6, 도 7 및 도 8에서 안테나B(120)의 출력을 나타내는 도면이다. 즉, 상단의 초기 영상은 도 6, 도 7 및 도 8에서 안테나B(120)가 대상체(Target)(2)로 인한 산란 신호의 영향으로 불명확한 영상 상태를 출력하는 것을 나타내는 도면이고, 하단의 복원 영상은 신호 보정부(500)에 의해 보정되어 영상 경계가 명확해진 영상 출력을 나타낸다.9 is a diagram illustrating an output of the
도 9에서 도시된 바와 같이 안테나B(120)를 통해 얻어진 초기 영상을 보정한 복원 영상에서 동적영역 확대와 신호대잡음비 특성이 향상된 것을 확인할 수 있다. 이때, 좌우 방향으로 배치되는 검출기(10)의 안테나(100) 구조로 인하여 좌우 방향의 스캐닝(Scanning)을 통해 도 9와 같은 영상 특성 복원이 가능하다.As shown in FIG. 9 , it can be seen that the dynamic range enlargement and signal-to-noise ratio characteristics are improved in the reconstructed image obtained by correcting the initial image obtained through the
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)의 안테나(100) 배치 구조를 나타내는 도면이다. 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)에서 복수의 안테나(100)는 상하 또는 좌우 방향의 일렬로 배치될 수 있다.10 is a diagram illustrating an arrangement structure of the antenna 100 of the millimeter wave power and
또한, 복수의 안테나(100)는 검출기(10)의 이동 방향에 대한 제약을 방지하고, 전방위에 대한 특성 확보를 위해 도 10에서 도시된 바와 같이 세 개의 안테나(100)가 삼각형을 이루어 배치되거나, 4개의 안테나(100)가 상하좌우에 위치하는 형태로 배치될 수 있다.In addition, the plurality of antennas 100 prevent restrictions on the movement direction of the
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)는 밀리미터파 영상시스템(1)에서 안테나(100)에 유입되는 신호 간의 크기와 위상차를 검출하고, 안테나(100)에 입사되는 신호의 방향을 산출할 수 있다.As described above, the millimeter wave power and
또한, 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)의 향상 특성을 제공함으로써 대상체(Target)(2)의 경계면에서 나타나는 산란 특성으로 인하여 물체의 외각이 퍼지게 나타나는 영상 문제를 해결하고, 선명한 영상을 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, by providing a signal to noise ratio (SNR) improvement characteristic, it is possible to solve the image problem in which the outer shell of the object is spread due to the scattering characteristic appearing at the interface of the
또한, 종래의 전력 검출기법에서 추가적인 정보 제공으로 밀리미터파 파장 이하의 분해능이 가능하고, 이로 인해 영상 품질을 향상할 수 있다. 또한, 파장 이하의 수준에서 보정(Calibration)이 가능하다.In addition, resolution below a millimeter wave wavelength is possible by providing additional information in the conventional power detection method, thereby improving image quality. In addition, calibration is possible at a level below the wavelength.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)를 이용한 영상 처리 방법을 나타내는 순서도이고, 도 12는 도 11의 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)를 세부적으로 나타내는 순서도이다.11 is a flowchart illustrating an image processing method using the millimeter wave power and
본 발명의 실시 예에 따른 영상 처리 방법은 복수의 안테나(100)를 통해 송신단(20)의 신호가 대상체(Target)(2)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)와, 복수의 안테나(100)를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나(100)를 통해 수신된 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출하는 단계(S20) 및 검출된 각 안테나(100)의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나(100) 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차 정보를 추출하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.The image processing method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of receiving a millimeter wave signal in which a signal of the
이때, 상기 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)는 복수의 안테나(100)를 이동하면서 각 안테나(100)에 대한 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치와, 대상체(2)의 상대적인 위치에 따라 변하는 각 안테나(100)의 신호를 수신한다.At this time, the receiving of the millimeter wave signal (S10) is performed according to the position of the
즉, 상기 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)는 복수의 안테나(100)를 이동하면서 복수의 안테나(100)에 수신되는 수신 신호가 대상체(2)에 의해 가려지지 않는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S11)를 포함한다.That is, the step of receiving the millimeter wave signal (S10) is to receive the signal at a position where the received signal received by the plurality of antennas 100 is not covered by the
또한, 복수의 안테나(100)를 이동하면서 복수의 안테나(100) 중 어느 하나의 안테나에 수신되는 수신 신호가 대상체(2)에 의해 일부 가려지는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S12) 및 복수의 안테나(100)를 이동하면서 복수의 안테나(100) 중 어느 하나의 안테나(100)에 수신되는 수신 신호 전체가 대상체(2)에 의해 가려지는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S13)를 포함할 수 있다.In addition, while moving the plurality of antennas 100 , receiving a signal at a position where a received signal received by one of the plurality of antennas 100 is partially covered by the object 2 ( S12 ) and a plurality of It may include a step (S13) of receiving a signal at a position where the entire received signal received by any one antenna 100 among the plurality of antennas 100 while moving the antenna 100 is covered by the object 2 (S13). have.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 처리 방법은 추출된 복수의 안테나(100) 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 단계(S40)와, 추출된 송신단(20)의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나(100)에 대한 검출기(10)의 출력이 균일하도록 안테나(100)의 수신 신호를 보상하는 단계(S50) 및 영상시스템(1)에서 보상된 수신 신호를 토대로 영상시스템(1)의 수집 영상을 복원하여 복원 영상을 추출하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.In addition, the image processing method according to an embodiment of the present invention includes the steps of extracting the position of the
이때, 상기 안테나(100)의 수신 신호를 보상하는 단계(S50)는 복수의 안테나(100)에 대한 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치와, 대상체(2)의 상대적인 위치에 따라 발생하는 산란 신호의 크기와 위상 차이를 검출하여 안테나(100)의 수신 신호를 보상한다.In this case, the step of compensating for the received signal of the antenna 100 ( S50 ) is a scattering signal generated according to the position of the
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be easily changed by a person skilled in the art from the embodiment of the present invention to equivalent Including all changes to the extent recognized as such.
1 : 영상시스템 2 : 대상체(Target)
10 : 전력 및 위상차 검출기 20 : 송신단
30 : 신호처리단 100 : 안테나
110 : 안테나A 120 : 안테나B
130 : 안테나C 140 : 안테나D
200 : 신호 검출부 210 : 전력 분배모듈
211 : 제1 디텍터 212 : 제2 디텍터
213 : 제3 디텍터
214, 215, 216, 217, 218, 219 : 전력 분배기
220 : 커플러 모듈 221 : 제1 디텍터
222 : 제2 디텍터 223 : 제3 디텍터
224, 225, 226, 227 : 커플러
228, 229 : 전력 분배기
230 : SE(Single-ended) 검출 모듈
231 : 제1 디텍터 232 : 제2 디텍터
233 : 제3 디텍터 234, 235 : 커플러
236 : 전력 분배기 300 : 위상차 추출부
400 : 위치 추출부 500 : 신호 보정부
600 : 저장부1: image system 2: target
10: power and phase difference detector 20: transmitting end
30: signal processing stage 100: antenna
110: antenna A 120: antenna B
130: antenna C 140: antenna D
200: signal detection unit 210: power distribution module
211: first detector 212: second detector
213: third detector
214, 215, 216, 217, 218, 219: power divider
220: coupler module 221: first detector
222: second detector 223: third detector
224, 225, 226, 227: coupler
228, 229: power divider
230: SE (Single-ended) detection module
231: first detector 232: second detector
233:
236: power divider 300: phase difference extraction unit
400: position extraction unit 500: signal correction unit
600: storage
Claims (17)
송신단의 신호가 대상체(Target)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 기 정해진 주파수 대역폭 내의 밀리미터파 신호를 수신하는 복수의 안테나;
상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나를 통해 수신된 신호를 각각 더하여 벡터 형태의 초고주파 성분의 결합 신호를 검출하는 신호 검출부; 및
상기 신호 검출부를 통해 검출된 각 안테나의 수신 신호와 결합 신호에 대한 전력 검출 기법을 이용하여 복수의 안테나 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차를 추출하는 위상차 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
A millimeter wave power and phase difference detector for receiving millimeter wave signals through a plurality of antennas to obtain clear image information from an imaging system,
a plurality of antennas for receiving a millimeter wave signal within a predetermined frequency bandwidth in which a signal of a transmitting end is reflected, diffracted, or scattered by a target;
a signal detector configured to add a signal received through the plurality of antennas and a signal received through each antenna, respectively, to detect a combined signal of a vector form of a very high frequency component; and
Millimeter wave power and Phase difference detector.
상기 위상차 추출부에서 추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 위치 추출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
According to claim 1,
Millimeter wave power and phase difference detector, characterized in that it further comprises a position extractor for extracting the position of the transmitter or the received signal by using the phase difference information between the plurality of antennas extracted by the phase difference extractor.
상기 위치 추출부는 위상차 추출부에서 추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보와, 복수의 안테나 간의 거리와, 복수의 안테나에서 수신된 수신 신호의 파장으로 설정된 관계식을 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
3. The method of claim 2,
The position extractor extracts the position of the transmitter or the received signal using the relational expression set to the phase difference information between the plurality of antennas extracted by the phase difference extracting unit, the distance between the plurality of antennas, and the wavelength of the received signal received from the plurality of antennas. Millimeter wave power and phase difference detector, characterized in that.
상기 위치 추출부를 통해 추출된 송신단의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나에 대한 검출기의 출력이 균일하도록 안테나의 수신 신호를 보상하는 신호 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
3. The method of claim 2,
Millimeter wave power, characterized in that it further comprises a signal correction unit for compensating the received signal of the antenna so that the output of the detector for each antenna is uniform by using the position information of the transmitter or the position information of the received signal extracted through the position extraction unit. and a phase difference detector.
상기 신호 검출부는
복수의 안테나 중 하나인 안테나A의 양단에 각각 연결되어 상기 안테나A의 수신 신호를 분배하는 제1 전력 분배기 및 제2 전력 분배기,
상기 제1 전력 분배기 및 제2 전력 분배기를 통해 분배되는 수신 신호를 이용하여 안테나A의 입력 신호를 검출하는 제1 디텍터,
상기 복수의 안테나 중 다른 하나인 안테나B의 양단에 각각 연결되어 상기 안테나B의 수신 신호를 분배하는 제3 전력 분배기 및 제4 전력 분배기,
상기 제3 전력 분배기 및 제4 전력 분배기를 통해 분배되는 수신 신호를 이용하여 안테나B의 입력 신호를 검출하는 제2 디텍터,
상기 제1 전력 분배기와 제3 전력 분배기를 통해 분배되는 신호를 더하여 결합 신호를 생성하는 제5 전력 분배기,
상기 제2 전력 분배기와 제4 전력 분배기를 통해 분배되는 신호를 더하여 결합 신호를 생성하는 제6 전력 분배기 및
상기 제5 전력 분배기 및 제6 전력 분배기의 결합 신호를 이용하여 안테나A와 안테나B의 입력 신호가 더해진 결합 신호를 검출하는 제3 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
The method of claim 1,
The signal detection unit
A first power divider and a second power divider each connected to both ends of the antenna A, which is one of the plurality of antennas, to distribute the received signal of the antenna A;
a first detector for detecting an input signal of the antenna A using the received signal distributed through the first power divider and the second power divider;
a third power divider and a fourth power divider each connected to both ends of an antenna B, which is the other one of the plurality of antennas, to distribute the received signal of the antenna B;
a second detector for detecting an input signal of the antenna B using the received signal distributed through the third power divider and the fourth power divider;
a fifth power divider for generating a combined signal by adding the signals distributed through the first power divider and the third power divider;
a sixth power divider for generating a combined signal by adding the signals distributed through the second power divider and the fourth power divider; and
and a third detector for detecting a combined signal obtained by adding the input signals of antenna A and antenna B by using the combined signal of the fifth power divider and the sixth power divider.
상기 신호 검출부는
복수의 안테나 중 하나인 안테나A의 양단에 각각 연결되어 상기 안테나A의 수신 신호를 분리하는 제1 커플러 및 제2 커플러,
상기 제1 커플러 및 제2 커플러를 통해 분리되는 수신 신호를 이용하여 안테나A의 입력 신호를 검출하는 제1 디텍터,
상기 복수의 안테나 중 다른 하나인 안테나B의 양단에 각각 연결되어 상기 안테나B의 수신 신호를 분리하는 제3 커플러 및 제4 커플러,
상기 제3 커플러 및 제4 커플러를 통해 분리되는 수신 신호를 이용하여 안테나B의 입력 신호를 검출하는 제2 디텍터,
상기 제1 커플러와 제3 커플러를 통해 분리되는 신호를 더하여 결합 신호를 생성하는 제1 전력 분배기,
상기 제2 커플러와 제4 커플러를 통해 분리되는 신호를 더하여 결합 신호를 생성하는 제2 전력 분배기 및
상기 제1 전력 분배기 및 제2 전력 분배기의 결합 신호를 이용하여 안테나A와 안테나B의 입력 신호가 더해진 결합 신호를 검출하는 제3 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
The method of claim 1,
The signal detection unit
A first coupler and a second coupler respectively connected to both ends of the antenna A, which is one of the plurality of antennas, to separate the received signal of the antenna A;
a first detector for detecting an input signal of the antenna A using the received signal separated through the first coupler and the second coupler;
A third coupler and a fourth coupler respectively connected to both ends of the antenna B, which is the other one of the plurality of antennas, to separate the received signal of the antenna B;
a second detector for detecting the input signal of the antenna B using the received signal separated through the third coupler and the fourth coupler;
A first power divider for generating a combined signal by adding the signals separated through the first coupler and the third coupler,
a second power divider for generating a combined signal by adding the signals separated through the second coupler and the fourth coupler; and
and a third detector for detecting a combined signal obtained by adding the input signals of antenna A and antenna B using the combined signal of the first power divider and the second power divider.
상기 신호 검출부는
복수의 안테나 중 하나인 안테나A에 연결되어 상기 안테나A의 수신 신호를 분리하는 제1 커플러,
상기 제1 커플러를 통해 분리되는 수신 신호를 이용하여 안테나A의 입력 신호를 검출하는 제1 디텍터,
상기 복수의 안테나 중 다른 하나인 안테나B에 연결되어 상기 안테나B의 수신 신호를 분리하는 제2 커플러,
상기 제2 커플러를 통해 분리되는 수신 신호를 이용하여 안테나B의 입력 신호를 검출하는 제2 디텍터,
상기 제1 커플러와 제2 커플러를 통해 분리되는 신호를 더하여 결합 신호를 생성하는 전력 분배기 및
상기 전력 분배기의 결합 신호를 이용하여 안테나A와 안테나B의 입력 신호가 더해진 결합 신호를 검출하는 제3 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
According to claim 1,
The signal detection unit
A first coupler connected to antenna A, which is one of the plurality of antennas, to separate the received signal of the antenna A;
A first detector for detecting the input signal of the antenna A using the received signal separated through the first coupler,
a second coupler connected to antenna B, which is another one of the plurality of antennas, to separate the received signal of the antenna B;
a second detector for detecting the input signal of the antenna B using the received signal separated through the second coupler;
a power divider for generating a combined signal by adding signals separated through the first coupler and the second coupler; and
and a third detector for detecting a combined signal obtained by adding the input signals of antenna A and antenna B using the combined signal of the power divider.
상기 위상차 추출부는 복수의 안테나에서 수신된 각 수신 신호의 크기와, 복수의 안테나에서 수신된 각 수신 신호가 더해진 결합 신호의 크기로 설정된 관계식을 이용하여 안테나 사이의 위상차를 추출하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
According to claim 1,
The phase difference extracting unit extracts the phase difference between the antennas using a relational expression set as the magnitude of each received signal received from the plurality of antennas and the magnitude of the combined signal to which each received signal received from the plurality of antennas is added, millimeter Wave power and phase difference detector.
상기 복수의 안테나는 검출기 본체에 상하 또는 좌우의 형태로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
According to claim 1,
The plurality of antennas is a millimeter wave power and phase difference detector, characterized in that it is arranged in a line in the form of up and down or left and right on the detector body.
상기 복수의 안테나는 검출기의 이동 방향에 대한 제약을 방지하고, 전방위에 대한 특성 확보를 위해 검출기 본체에서 세 개의 안테나가 삼각형을 이루어 배치되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
According to claim 1,
The plurality of antennas are millimeter wave power and phase difference detectors, characterized in that three antennas are arranged in a triangle in the detector body to prevent restrictions on the movement direction of the detector and to secure omnidirectional characteristics.
상기 복수의 안테나는 검출기의 이동 방향에 대한 제약을 방지하고, 전방위에 대한 특성 확보를 위해 검출기 본체에서 4개의 안테나가 상하좌우에 위치하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
According to claim 1,
Millimeter wave power and phase difference detector, characterized in that the plurality of antennas are arranged in a form in which four antennas are located in the upper, lower, left and right sides of the detector body in order to prevent restrictions on the movement direction of the detector and to secure omnidirectional characteristics.
상기 복수의 안테나를 통해 송신단의 신호가 대상체(Target)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 기 정해진 주파수 대역폭 내의 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10);
상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나를 통해 수신된 신호를 더하여 각각 생성되는 벡터 형태의 초고주파 성분의 결합 신호를 검출하는 단계(S20);
검출된 각 안테나의 수신 신호와 결합 신호에 대한 전력 검출 기법을 이용하여 복수의 안테나 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차 정보를 추출하는 단계(S30); 및
추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
An image processing method in which a millimeter wave power and phase difference detector equipped with a plurality of antennas in an image system extracts a position of a transmitter or a received signal, and processes image information based on the extracted position information, the image processing method comprising:
Receiving a millimeter wave signal within a predetermined frequency bandwidth in which a signal of a transmitter is reflected, diffracted, or scattered by a target through the plurality of antennas (S10);
detecting a combined signal of a vector form of a very high frequency component generated by adding a signal received through the plurality of antennas and a signal received through each antenna (S20);
extracting magnitude and phase difference information between signals appearing between a plurality of antennas using a power detection technique for the detected received signal and the combined signal of each antenna (S30); and
and extracting a position of a transmitting end or a receiving signal by using the extracted phase difference information between the plurality of antennas (S40).
상기 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 단계(S40) 이후에
추출된 송신단의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나에 대한 검출기의 출력이 균일하도록 안테나의 수신 신호를 보상하는 단계(S50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
13. The method of claim 12,
After the step (S40) of extracting the position of the transmitting end or the received signal
Compensating the received signal of the antenna so that the output of the detector for each antenna is uniform by using the extracted location information of the transmitter or the location information of the received signal (S50).
상기 안테나의 수신 신호를 보상하는 단계(S50)는
복수의 안테나에 대한 송신단 또는 수신 신호의 위치와, 대상체의 상대적인 위치에 따라 발생하는 산란 신호의 크기와 위상 차이를 검출하여 안테나의 수신 신호를 보상하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
14. The method of claim 13,
Compensating the received signal of the antenna (S50) is
An image processing method for compensating for a received signal of an antenna by detecting a difference in magnitude and phase of a scattering signal that is generated according to a position of a transmitter or a received signal with respect to a plurality of antennas and a relative position of an object.
상기 안테나의 수신 신호를 보상하는 단계(S50) 이후에
상기 영상시스템에서 보상된 수신 신호를 토대로 영상시스템의 수집 영상을 복원하여 복원 영상을 추출하는 단계(S60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
14. The method of claim 13,
After compensating the received signal of the antenna (S50)
The image processing method further comprising the step (S60) of extracting the restored image by restoring the image collected by the image system based on the received signal compensated by the image system.
상기 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)는 복수의 안테나를 이동하면서 각 안테나에 대한 송신단 또는 수신 신호의 위치와, 대상체의 상대적인 위치에 따라 변하는 각 안테나의 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
13. The method of claim 12,
The receiving of the millimeter wave signal (S10) comprises receiving a signal of each antenna that changes according to a position of a transmitter or a reception signal for each antenna and a relative position of an object while moving a plurality of antennas. Way.
상기 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)는
상기 복수의 안테나를 이동하면서 복수의 안테나에 수신되는 수신 신호가 대상체에 의해 가려지지 않는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S11),
상기 복수의 안테나를 이동하면서 복수의 안테나 중 어느 하나의 안테나에 수신되는 수신 신호가 대상체에 의해 일부 가려지는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S12), 및
상기 복수의 안테나를 이동하면서 복수의 안테나 중 어느 하나의 안테나에 수신되는 수신 신호 전체가 대상체에 의해 가려지는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
17. The method of claim 16,
Receiving the millimeter wave signal (S10)
Receiving a signal at a position where the received signal received by the plurality of antennas is not covered by the object while moving the plurality of antennas (S11);
Receiving a signal at a position where a received signal received by any one of the plurality of antennas is partially covered by an object while moving the plurality of antennas (S12), and
and receiving (S13) a signal at a position where the entire received signal received by any one antenna among the plurality of antennas is obscured by an object while moving the plurality of antennas.
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