KR102501279B1 - 광대역 전자전 디지털 수신기 및 이를 포함하는 광대역 전자전 수신 장치 - Google Patents

광대역 전자전 디지털 수신기 및 이를 포함하는 광대역 전자전 수신 장치 Download PDF

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최대규
윤창열
이규송
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Abstract

광대역 전자전 디지털 수신기 및 이를 포함하는 광대역 전자전 수신 장치가 개시된다. 이 수신기는 광대역의 수신 신호를 복수의 협대역 신호로 분할하는 다위상 필터 뱅크부를 포함한다. 또한, 이 수신기는 다위상 필터 뱅크부에 의해 분할된 복수의 협대역 신호에 각각 대응되는 비디오 신호를 탐지하여 비디오 신호 존재 여부를 나타내는 SP 신호를 생성하는 신호 탐지부를 더 포함한다. 또한, 이 수신기는 신호 탐지부에서 생성되는 SP 신호를 사용하여 신호 제원에 대응하는 PDW를 생성하는 신호 측정부를 더 포함한다. 여기서, 신호 탐지부는 비디오 신호의 스펙트럼이 수신 신호의 펄스폭에 기반하는 주파수 대역을 사용하도록 하는 필터링을 수행하여 비디오 신호를 생성한다.

Description

광대역 전자전 디지털 수신기 및 이를 포함하는 광대역 전자전 수신 장치 {Broadband Electronic Warfare Digital Receiver and Broadband Electronic Warfare Receiving Apparatus}
본 발명은 광대역 전자전 디지털 수신기 및 이를 포함하는 광대역 전자전 수신 장치에 관한 것이다.
전자전 수신 장치는 레이더 펄스 및 지속파(Continuous Wave, CW)를 수신하여 측정하고, 분석하여 전시하는 일련의 처리를 수행한다.
일반적인 전자전 수신 장치의 개략적인 구조를 도시한 도 1을 참조하면, 일반적인 전자전 수신 장치(10)의 제어기(14)는 통한 신호 수신 시작 전에 수신 대역에 따른 LO(Local Oscillator) 및 RF(Radio Frequency) 경로 설정, 보정 테이블 선택 등 RF 수신기(12) 및 디지털 수신기(13)를 설정하고, 신호 수신 시작을 제어한다.
도 1에서, 안테나(11)는 RF 신호를 수신하고 증폭하여 RF 수신기(12)로 출력하고, RF 수신기(12)는 수신한 RF 신호를 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환/증폭/필터링하여 디지털 수신기(13)로 출력한다.
디지털 수신기(13)는 수신한 광대역의 IF 신호를 다수의 협대역으로 분할하여 신호를 탐지하고 신호 제원을 측정하여 제어기(14)로 전달한다. 여기서, 측정된 신호 제원은 PDW(Pulse Description Word)를 구성하는 데이터로 사용되며, 생성된 PDW는 제어기(14)로 출력되고, 제어기(14)는 다수의 PDW를 수신하여 신호 분석을 수행한다.
최근 레이다 시스템의 전자파 사용 주파수 범위가 넓어지고 다수의 신호가 서로 인접한 주파수를 사용하는 광대역/고밀도 환경으로 변화함에 따라 도 1에 도시된 바와 같은 전자전 수신 장치(10)의 디지털 수신기(13)는 광대역의 순시 주파수 대역 신호를 수신하고 채널화하는 기능을 수행한다.
이와 같이, 주파수를 분할해야 하는 구조는 필연적으로 디지털 신호 처리를 위한 구현 복잡도가 증가되며, 복잡도 및 효율적인 신호 처리를 위해 채널화 필터로서 다위상 필터 뱅크(PolyPhase Filter Bank)로 구현한다고 하여도 광대역을 다수의 협대역 주파수 대역으로만 분할하여 출력하게 되므로, 협대역 주파수 대역폭이 실제 수신 신호의 사용 주파수 대역폭보다 큰 경우, 채널화 필터 출력 신호에는 불필요한 잡음이 포함되게 되어 이후의 신호 탐지 성능에 영향을 주게 된다.
또한, 실제 협대역 주파수 대역폭을 실제 수신 신호의 사용 주파수 대역폭에 맞춰 설계하는 것도 고려해 볼 수 있으나, 채널화 필터 출력수가 많아지고 각 출력마다 신호 탐지 기능을 병렬로 구현해야 하므로 구현 복잡도가 높아지게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 구현 복잡도에 영향이 적으면서도 신호 탐지 수신 감도를 향상시킬 수 있는 광대역 전자전 디지털 수신기 및 이를 포함하는 광대역 전자전 수신 장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전자전 디지털 수신기가 제공되며, 이 전자전 디지털 수신기는,
광대역의 수신 신호를 복수의 협대역 신호로 분할하는 다위상 필터 뱅크부, 상기 다위상 필터 뱅크부에 의해 분할된 복수의 협대역 신호에 각각 대응되는 비디오 신호를 탐지하여 비디오 신호 존재 여부를 나타내는 SP(Signal Present) 신호를 생성하는 신호 탐지부, 그리고 상기 신호 탐지부에서 생성되는 SP 신호를 사용하여 신호 제원에 대응하는 PDW(Pulse Description Word)를 생성하는 신호 측정부를 포함하며, 상기 신호 탐지부는 상기 비디오 신호의 스펙트럼이 상기 수신 신호의 펄스폭(Pulse Width, PW)에 기반하는 주파수 대역을 사용하도록 하는 필터링을 수행하여 상기 비디오 신호를 생성한다.
여기서, 상기 주파수 대역은 0 Hz ~ (1/PW) Hz이다.
또한, 상기 필터링은 상기 수신 신호에 대해 필터 차수만큼 이동 평균을 수행하는 펄스 수신용 이동 평균 필터링이다.
또한, 상기 필터링은 지속파(Continuous Wave, CW) 초핑(Chopping) 길이를 기준으로 설계된 0 Hz ~ 1/(CW 초핑 길이) Hz 주파수 대역을 통과시키는 지속파 수신용 이동 평균 필터링을 포함한다.
또한, 상기 신호 탐지부는, 상기 다위상 필터 뱅크부에 의해 분할된 복수의 협대역 신호의 신호 세기를 각각 측정하고 이동 평균 필터링을 수행한 후 dB 변환을 수행하여 상기 복수의 협대역별로 대응되는 비디오 신호를 생성하는 복수의 비디오 신호 생성부, 그리고 상기 복수의 비디오 신호 생성부에서 생성되는 비디오 신호를 각각 사용하여 협대역별 신호 존재 여부를 나타내는 SP 신호를 생성하는 복수의 신호 탐지 수행부를 포함한다.
또한, 상기 비디오 신호 생성부는, 상기 다위상 필터 뱅크부로부터 수신되는 기저대역 신호에 대한 신호 세기를 측정하는 신호 세기 측정부, 상기 신호 세기 측정부에 의해 측정된 신호 세기에 대해 이동 평균 필터링을 수행하는 이동 평균 필터부, 그리고 상기 이동 평균 필터부에 의해 이동 평균 필터링이 수행된 신호 세기의 진폭에 대해 대응되는 전압으로 변환하는 dB 변환을 수행하여 대응되는 비디오 신호를 생성하는 dB 변환부를 포함한다.
또한, 상기 이동 평균 필터부는 수신 신호에 대해 최소 펄스폭을 기준으로 필터링을 수행하는 펄스 수신용 이동 평균 필터를 포함한다.
또한, 상기 이동 평균 필터부는, 수신 신호에 대해 최소 펄스폭을 기준으로 필터링을 수행하는 펄스 수신용 이동 평균 필터, 그리고 상기 수신 신호에 대해 최소 초핑 길이를 기준으로 필터링을 수행하는 지속파 수신용 이동 평균 필터를 포함한다.
또한, 상기 수신 신호가 상기 초핑 길이보다 긴 펄스 또는 지속파인 경우, 상기 펄스 수신용 이동 평균 필터와 상기 지속파 수신용 이동 평균 필터가 동시에 정상 작동하더라도 상기 지속파 수신용 이동 평균 필터의 출력만을 이용하여 신호 탐지를 수행한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전자전 수신 장치가 제공되며, 이 전자전 수신 장치는,
안테나를 통해 수신되는 레이더 펄스 또는 지속파를 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환하고 증폭하며 필터링하여 출력하는 RF(Radio Frequency) 수신기, 상기 RF 수신기에서 출력되는 IF 신호를 다수의 협대역으로 분할하여 신호를 탐지하고 신호 제원을 측정하여 상기 신호 제원을 포함하는 PDW를 생성하는 디지털 수신기, 그리고 상기 안테나를 통한 신호 수신 시작 전에 수신 대역에 따른 제어를 위해 상기 RF 수신기 및 상기 디지털 수신기를 설정하고, 상기 안테나를 통한 신호 수신시에 상기 디지털 수신기에 의해 생성되는 PDW에 기초하여 신호 분석을 수행하는 제어기를 포함하며, 상기 디지털 수신기는 상기 협대역으로 분할된 신호에 각각 대응되는 비디오 신호를 탐지하여 비디오 신호 존재 여부를 나타내는 SP 신호를 생성하되, 상기 비디오 신호의 스펙트럼이 상기 수신 신호의 펄스폭(PW)에 기반하는 주파수 대역을 사용하도록 하는 필터링을 수행하여 상기 비디오 신호를 생성한다.
여기서, 상기 주파수 대역은 0 Hz ~ (1/PW) Hz이다.
또한, 상기 필터링은 상기 IF 신호에 대해 필터 차수만큼 이동 평균을 수행하는 펄스 수신용 이동 평균 필터링이다.
또한, 상기 필터링은 지속파(CW) 초핑 길이를 기준으로 설계된 0 Hz ~ 1/(CW 초핑 길이) Hz 주파수 대역을 통과시키는 지속파 수신용 이동 평균 필터링을 포함한다.
본 발명에 따르면, FPGA 로직 사용 및 구현 복잡도에 영향이 적다.
또한, 필터링을 하지 않는 경우보다 낮은 SNR의 신호를 탐지할 수 있다.
또한, 비신호 구간과 신호 구간 사이를 넓혀주어 열잡음 등의 확률적으로 발생하는 잡음의 영향을 줄일 수 있다.
따라서, 효율적인 신호 탐지 알고리즘 설계에 도움을 줄 수 있다.
도 1은 일반적인 전자전 수신 장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 전자전 디지털 수신기의 개략적인 구성 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 비디오 신호 생성부의 구체적인 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 이동 평균 필터부가 펄스 수신용 이동 평균 필터인 예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 펄스 수신용 이동 평균 필터의 구현 예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 펄스 수신용 이동 평균 필터의 재귀적 표현에 대응하는 구현 예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 이동 평균 필터부가 펄스 수신용 이동 평균 필터와 지속파 수신용 이동 평균 필터를 사용하여 구현된 예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 펄스 수신용 이동 평균 필터와 지속파 수신용 이동 평균 필터의 구현 예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 펄스 수신용 이동 평균 필터와 지속파 수신용 이동 평균 필터의 재귀적 표현에 대응하는 구현 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 전자전 디지털 수신기에서 비디오 신호 생성부에 의해 생성되는 비디오 신호의 출력을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 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.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광대역 전자전 디지털 수신기에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 전자전 디지털 수신기의 개략적인 구성 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광대역 전자전 디지털 수신기(100)는 아날로그-디지털 변환부(110), 다위상 필터 뱅크부(120), 신호 탐지부(130) 및 신호 측정부(140)를 포함한다.
아날로그-디지털 변환부(110)는 안테나(미도시)를 통해 수신되는 RF 신호를 IF 신호로 변환/증폭/필터링하는 RF 수신기(101)로부터 출력되는 광대역 IF 신호를 대응하는 디지털 신호로 변환하여 출력한다.
다위상 필터 뱅크부(120)는 아날로그-디지털 변환부(110)로부터 출력되는 광대역 IF 디지털 신호에 대해 디지털 신호 처리를 수행하여 다수의 협대역으로 분할하여 분할된 협대역별로 대응하는 기저대역 I(In-phase)/Q(Quadrature) 신호를 출력한다. 여기서, 다위상 필터 뱅크부(120)에서의 디지털 신호 처리에는 1:N DEMUX 처리, M-Tap LPF(Low Pass Filter) 처리, N-point FFT(Fast Fourier Transform) 처리, 홀수 채널 위상 보상 블록 처리 등이 포함될 수 있다. 다위상 필터 뱅크부(120)에서 출력되는 기저대역 I/Q 신호는 신호 탐지부(130)와 신호 측정부(140)로 동시에 출력된다.
신호 탐지부(130)는 다위상 필터 뱅크부(120)에서 협대역별로 출력되는 복수의 기저대역 I/Q 신호를 사용하여 대응되는 비디오 신호를 생성하고, 생성된 비디오 신호별로 신호 탐지를 수행하여 협대역별 신호 탐지 결과를 신호 측정부(140)로 출력한다. 여기서, 신호 탐지 결과는 해당 비디오 신호의 존재 여부를 나타내는 SP(Signal Present) 신호로서 나타나며, 이 SP 신호의 활성/비활성 여부에 따라 신호 존재 여부를 나타낸다. 예를 들어, SP 신호가 하이 레벨(하이 전압)로서 활성 신호인 경우 신호 존재를 나타내고, 로우 레벨(로우 전압)로서 비활성 신호인 경우 신호 미존재를 나타낼 수 있다.
이러한 신호 탐지부(130)는 비디오 신호 생성부(131-1, 131-2, …, 131-n) 및 신호 탐지 수행부(132-1, 132-2, …, 132-n)를 포함한다. 여기서, n은 다위상 필터 뱅크부(120)에서 분할되는 협대역 개수에 대응한다.
비디오 신호 생성부(131-1, 131-2, …, 131-n)는 다위상 필터 뱅크부(120)에서 협대역별로 출력되는 복수의 기저대역 I/Q 신호를 협대역별로 수신하여 신호 세기를 측정하고 이동 평균 필터링(moving average filtering)을 수행한 후 dB 변환을 수행하여 협대역별로 대응되는 비디오 신호를 생성하여 출력한다.
신호 탐지 수행부(132-1, 132-2, …, 132-n)는 비디오 신호 생성부(131-1, 131-2, …, 131-n)에서 각각 출력되는 비디오 신호를 사용하여 각 신호별로 존재 여부를 탐지한 후 신호 존재 여부 탐지 결과를 나타내는 협대역별 SP 신호를 생성하여 신호 측정부(140)로 출력한다. 여기서, 신호 탐지 수행부(132-1, 132-2, …, 132-n)는 비디오 신호 생성부(131-1, 131-2, …, 131-n)에서 출력되는 비디오 신호가 사용자가 설정한 임계값 이상일 경우에만 해당 비디오 신호에 유의미한 신호(활성 신호)가 존재하는 것으로 탐지하거나 또는 비디오 신호를 모니터링하여 안정화 구간을 찾아 안정화 구간이 존재하는 경우에만 활성 신호가 존재하는 것으로 탐지하여 활성 신호를 나타내는 SP 신호를 생성한다.
다음, 신호 측정부(140)는 신호 탐지부(130)로부터 SP 신호가 수신될 때까지 다위상 필터 뱅크부(120)로부터 수신되는 기저대역 I/Q 신호를 지연시키고, 신호 탐지부(130)로부터 SP 신호가 수신되고 수신되는 SP 신호가 활성 신호인 동안에 기저대역 I/Q 신호를 사용하여 펄스폭, 주파수, 신호 세기 등의 신호 제원을 측정하고 측정된 신호 제원에 대응하는 PDW를 생성하여 제어기(150)로 출력한다. 이 때, 신호 측정부(140)는 추후의 사용을 위해 생성된 PDW를 저장할 수 있다.
제어기(150)는 신호 측정부(140)로부터 수신되는 PDW를 수신하여 신호 분석을 수행한다. 이러한 제어기(150)는 도 1을 참조하여 설명한 제어기(14)와 기능이 동일하므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.
한편, 전술한 다위상 필터 뱅크부(120), 신호 탐지부(130) 및 신호 측정부(140)는 하나의 FPGA(Field　Programmable　Gate　Array)를 사용하여 통합될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 비디오 신호 생성부(131-1, 131-2, …, 131-n)의 구체적인 구조를 도시한 도면이다. 여기서, 도 2에 도시된 비디오 신호 생성부(131-1, 131-2, …, 131-n) 각각은 그 구조 및 기능이 동일하므로, 하나의 비디오 신호 생성부(예를 들어, 131-1, 이하 '131'이라 함)에 대해서만 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 비디오 신호 생성부(131)는 신호 세기 측정부(1310), 이동 평균 필터부(1312) 및 dB 변환부(1314)를 포함한다.
신호 세기 측정부(1310)는 다위상 필터 뱅크부(120)로부터 수신되는 기저대역 I/Q 신호에 대한 신호 세기를 측정한다. 예를 들어, 신호 세기 측정부(1310)는 기저대역 I/Q 신호를 각각 x/y축으로 하여 복소 평면에 (I, Q)를 찍고 원점까지의 거리를 구하는
Figure 112022023188628-pat00001
값을 신호 세기로 할 수 있다. 이러한 신호 세기는 이에 대응되는 전압으로 나타난다.
이동 평균 필터부(1312)는 신호 세기 측정부(1310)에서 측정된 신호 세기에 대해 이동 평균 필터링을 수행한다. 여기서, 이동 평균 필터링은 연속 입력되는 기저대역 신호 세기를 일정 개수(예를 들어, 자연수인 N)만큼씩 이동하면서 평균하여 계산하는 필터링을 의미한다.
dB 변환부(1314)는 이동 평균 필터부(1312)에서 이동 평균 필터링이 수행된 후의 신호에 대해 dB 변환을 수행하여 대응되는 비디오 신호를 생성하여 신호 탐지 수행부(132-1)로 출력한다. 예를 들어, dB 변환부(1314)는 이동 평균 필터부(1312)에 의해 이동 평균 필터링이 수행된 신호 세기를 대응되는 dB 값으로 변환하는 것일 수 있다.
이하, 전술한 이동 평균 필터부(1312)에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 4를 참조하여 이동 평균 필터부(1312)에 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)가 적용되는 내용에 대해 설명한다.
기본적으로, 비디오 신호 생성시 신호 처리를 통해 생성되는 비디오 신호의 스펙트럼이 펄스폭(Pulse Width, PW)에 따라 0 Hz ~ (1/PW) Hz 주파수 대역만을 사용하기 때문에, 광대역 전자전 디지털 수신기(100)가 수신해야 할 최소 펄스폭을 기준으로 LPF로 필터링을 하면 효과적으로 잡음을 줄일 수 있게 된다.
그런데, LPF의 구현에 있어서는 좁은 대역폭을 갖고 스커트 특성이 좋은 LPF를 구현하려면 탭 수가 많아지고 다위상 필터 뱅크부(120)의 모든 출력에 병렬로 구현하기에는 구현 복잡도가 너무 높아진다.
또한, 최소 펄스폭에 따라 계산할 필터링 범위는 이론적인 부분으로 실제 제작한 RF 수신기(101) 및 디지털 수신기(100)의 신호 경로에 있는 다수의 필터 등에 따라 펄스 신호의 상승 시간(Rising Time)이 달라지며, 이에 따라 필터링 주파수 범위가 변경될 수 있으므로, 이러한 상황을 고려하여 쉽게 변경이 가능한 이동 평균 필터를 적용한다.
전술한 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)는 비디오 신호 생성부(131)에서의 최소 펄스폭 신호를 기준으로 설계되며, 보다 낮은 SNR의 펄스 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)가 필터 차수(q+1개)만큼 이동 평균해 가면서 필터링을 수행하는 경우, 그 출력은 다음의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112022023188628-pat00002
전술한 [수학식 1]은 도 5와 같이 구현될 수 있다.
한편, 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)에서 실시간으로 기저대역 I/Q 신호를 취득해서 처리하기 위해 이동 평균의 재귀식을 사용하며 이러한 재귀식은 다음의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112022023188628-pat00003
전술한 [수학식 2]는 도 6과 같이 구현될 수 있다.
다음, 도 7을 참조하여, 이동 평균 필터부(1312)에 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)와 지속파 수신용 이동 평균 필터(13123)를 적용하는 예에 대해 설명한다.
도 7에 도시된 이동 평균 필터부(1312)는 펄스뿐만 아니라 낮은 SNR의 지속파 신호도 수신하여야 하는 경우를 나타낸다.
도 7에서와 같이, 신호 탐지부(130)의 비디오 신호 생성부(131)에 최소 펄스폭 신호를 기준으로 설계한 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)를 위치시켜 보다 낮은 SNR의 펄스 신호를 수신할 수 있도록 하면서, 이와 병렬로 광대역 전자전 디지털 수신기(100)에서 정한 지속파 초핑(Chopping) 길이(펄스와 지속파 구분을 위한 설정값)를 기준으로 설계한 0 Hz ∼ 1/(CW 초핑 길이) Hz 주파수 대역만을 통과시키는 지속파 수신용 이동 평균 필터(13123)를 추가로 위치시킴으로써 보다 낮은 SNR의 지속파를 수신할 수 있도록 한다.
이 경우, 수신 신호가 펄스인 경우 즉, 초핑 길이 보다 짧은 펄스가 입력되는 경우, 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)의 출력은 정상적인 비디오 신호를 출력하여 추후의 신호 탐지 수행부(132)에 의해 정상적인 탐지가 이루어지지만, 지속파 수신용 이동 평균 필터(13123)의 출력으로는 정상적인 탐지가 이루어지지 않는다.
또한, 수신 신호가 지속파인 경우 즉, 초핑 길이 보다 긴 펄스 또는 지속파가 입력되는 경우, 지속파 수신용 이동 평균 필터(13123)의 출력은 정상적인 비디오 신호를 출력하여 추후의 신호 탐지 수행부(132)에 의해 정상적인 탐지가 이루어 질 것이다. 이 경우에는 신호 탐지 수행의 요구 SNR보다 수신 신호의 SNR이 높을 경우 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121) 출력으로도 신호 탐지가 가능하게 되므로 동시 신호 탐지 시에는 지속파 수신용 이동 평균 필터(13123) 출력을 이용한 신호탐지 결과를 이용한다.
한편, 도 7에 도시된 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)는 도 5 및 도 6에서와 같이 구현될 수 있음은 이미 설명한 바와 같다.
또한, 지속파 수신용 이동 평균 필터(13123)도 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)와 동일한 원리로서 필터 차수(p+1개)만큼 이동 평균해 가면서 필터링을 수행하는 경우, 그 출력은 다음의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112022023188628-pat00004
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)와 지속파 수신용 이동 평균 필터(13123)가 병렬로 구성된 도 7에 도시된 이동 평균 필터(1312)는 도 8과 같이 구현될 수 있다.
마찬가지로, 지속파 수신용 이동 평균 필터(13123)에 대한 재귀식은 다음의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112022023188628-pat00005
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)와 지속파 수신용 이동 평균 필터(13123)가 병렬로 구성된 도 7에 도시된 이동 평균 필터(1312)의 재귀식 표현은 도 9와 같이 구현될 수 있다.
상기에서는 펄스 수신용 이동 평균 필터(13121)와 지속파 수신용 이동 평균 필터(13123)가 병렬로 구성되는 구조에 대해 설명하였으나, 이외에도 펄스 수신용 이동 평균 필터와 지속파 수신용 이동 평균 필터가 하나의 구조로서 구현될 수도 있다. 이러한 구조는 도 8 및 도 9에 도시된 형태의 구현일 수도 있다.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 전자전 디지털 수신기(100)에서 비디오 신호 생성부(131)에 의해 생성되는 비디오 신호의 출력을 나타내는 그래프이며, 이는 SNR이 13dB이고, PW가 0.1μs인 펄스에 대한 4탭, 8탭 이동 평균 필터를 적용한 경우에 해당된다.
도 10에 도시된 그래프에서, 파란색 선을 보면 필터링 전에는 SNR 만큼의 가우시안(Gaussian) 잡음 분포에 따라 비신호 구간 및 신호 구간 모두에서 샘플들 간의 편차가 큰 것을 볼 수 있다.
반면에, 필터링 후의 비디오 신호는 필터의 지연 탭 수를 증가함에 따라 샘플들 간의 편차가 줄어들고, 비신호 구간과 신호 구간 사이의 간격이 넓어지므로 고장 경보 확률을 낮추고, 신호 검출 확률을 높이도록 설계되어야 하는 신호 탐지 알고리즘 적용이 수월해지며, 필터링 적용 전보다 낮은 SNR까지 탐지가 가능해진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광대역 전자전 디지털 수신기(100)의 신호 처리 과정에 필수적인 채널화 필터의 다수 신호 출력 뒷단에 비디오 신호 특성을 이용한 간단한 필터링을 수행함으로써, FPGA 로직 사용 및 구현 복잡도에 영향이 적으며, 필터링을 하지 않는 경우보다 낮은 SNR의 신호를 탐지할 수 있고, 비신호 구간과 신호 구간 사이를 넓혀주어 열잡음 등의 확률적으로 발생하는 잡음의 영향을 줄일 수 있어서, 효율적인 신호 탐지 알고리즘 설계에 도움을 줄 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 전자전 디지털 수신기로서,
    광대역의 수신 신호를 복수의 협대역 신호로 분할하는 다위상 필터 뱅크부,
    상기 다위상 필터 뱅크부에 의해 분할된 복수의 협대역 신호에 각각 대응되는 비디오 신호를 탐지하여 비디오 신호 존재 여부를 나타내는 SP(Signal Present) 신호를 생성하는 신호 탐지부, 그리고
    상기 신호 탐지부에서 생성되는 SP 신호를 사용하여 신호 제원에 대응하는 PDW(Pulse Description Word)를 생성하는 신호 측정부
    를 포함하며,
    상기 신호 탐지부는 상기 비디오 신호의 스펙트럼이 상기 수신 신호의 펄스폭(Pulse Width, PW)에 기반하는 주파수 대역을 사용하도록 하는 필터링을 수행하여 상기 비디오 신호를 생성하고,
    상기 신호 탐지부는,
    상기 다위상 필터 뱅크부에 의해 분할된 복수의 협대역 신호의 신호 세기를 각각 측정하고 이동 평균 필터링을 수행한 후 dB 변환을 수행하여 상기 복수의 협대역별로 대응되는 비디오 신호를 생성하는 복수의 비디오 신호 생성부 - 상기 복수의 비디오 신호 생성부 각각은,
    상기 다위상 필터 뱅크부로부터 수신되는 기저대역 신호에 대한 신호 세기를 측정하는 신호 세기 측정부,
    상기 신호 세기 측정부에 의해 측정된 신호 세기에 대해 이동 평균 필터링을 수행하되, 수신 신호에 대해 최소 펄스폭을 기준으로 필터링을 수행하는 펄스 수신용 이동 평균 필터, 및 상기 펄스 수신용 이동 평균 필터보다 낮은 SNR의 지속파를 수신하기 위해 상기 펄스 수신용 이동 평균 필터와 병렬로 배치되어 상기 수신 신호에 대해 최소 초핑 길이를 기준으로 필터링을 수행하는 지속파 수신용 이동 평균 필터를 포함하는 이동 평균 필터부, 그리고
    상기 이동 평균 필터부에 의해 이동 평균 필터링이 수행된 신호 세기의 진폭에 대해 대응되는 전압으로 변환하는 dB 변환을 수행하여 대응되는 비디오 신호를 생성하는 dB 변환부를 포함함 -
    를 포함하는, 전자전 디지털 수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 대역은 0 Hz ~ (1/PW) Hz인,
    전자전 디지털 수신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필터링은 상기 수신 신호에 대해 필터 차수만큼 이동 평균을 수행하는 펄스 수신용 이동 평균 필터링인,
    전자전 디지털 수신기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 필터링은 지속파(Continuous Wave, CW) 초핑(Chopping) 길이를 기준으로 설계된 0 Hz ~ 1/(CW 초핑 길이) Hz 주파수 대역을 통과시키는 지속파 수신용 이동 평균 필터링을 포함하는,
    전자전 디지털 수신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호 탐지부는,
    상기 복수의 비디오 신호 생성부에서 생성되는 비디오 신호를 각각 사용하여 협대역별 신호 존재 여부를 나타내는 SP 신호를 생성하는 복수의 신호 탐지 수행부
    를 더 포함하는, 전자전 디지털 수신기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수신 신호가 상기 초핑 길이보다 긴 펄스 또는 지속파인 경우, 상기 펄스 수신용 이동 평균 필터와 상기 지속파 수신용 이동 평균 필터가 동시에 정상 작동하더라도 상기 지속파 수신용 이동 평균 필터의 출력만을 이용하여 신호 탐지를 수행하는,
    전자전 디지털 수신기.
  10. 전자전 수신 장치로서,
    안테나를 통해 수신되는 레이더 펄스 또는 지속파를 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환하고 증폭하며 필터링하여 출력하는 RF(Radio Frequency) 수신기,
    상기 RF 수신기에서 출력되는 IF 신호를 다수의 협대역으로 분할하여 신호를 탐지하고 신호 제원을 측정하여 상기 신호 제원을 포함하는 PDW를 생성하는 디지털 수신기, 그리고
    상기 안테나를 통한 신호 수신 시작 전에 수신 대역에 따른 제어를 위해 상기 RF 수신기 및 상기 디지털 수신기를 설정하고, 상기 안테나를 통한 신호 수신시에 상기 디지털 수신기에 의해 생성되는 PDW에 기초하여 신호 분석을 수행하는 제어기
    를 포함하며,
    상기 디지털 수신기는 상기 협대역으로 분할된 신호에 각각 대응되는 비디오 신호를 탐지하여 비디오 신호 존재 여부를 나타내는 SP 신호를 생성하되, 상기 비디오 신호의 스펙트럼이 상기 수신 신호의 펄스폭(PW)에 기반하는 주파수 대역을 사용하도록 하는 필터링을 수행하여 상기 비디오 신호를 생성하고,
    상기 디지털 수신기는,
    광대역의 수신 신호를 복수의 협대역 신호로 분할하는 다위상 필터 뱅크부, 그리고
    상기 다위상 필터 뱅크부에 의해 분할된 복수의 협대역 신호에 각각 대응되는 비디오 신호를 탐지하여 비디오 신호 존재 여부를 나타내는 SP(Signal Present) 신호를 생성하는 신호 탐지부를 포함하며,
    상기 신호 탐지부는,
    상기 다위상 필터 뱅크부에 의해 분할된 복수의 협대역 신호의 신호 세기를 각각 측정하고 이동 평균 필터링을 수행한 후 dB 변환을 수행하여 상기 복수의 협대역별로 대응되는 비디오 신호를 생성하는 복수의 비디오 신호 생성부 - 상기 복수의 비디오 신호 생성부 각각은,
    상기 다위상 필터 뱅크부로부터 수신되는 기저대역 신호에 대한 신호 세기를 측정하는 신호 세기 측정부,
    상기 신호 세기 측정부에 의해 측정된 신호 세기에 대해 이동 평균 필터링을 수행하되, 수신 신호에 대해 최소 펄스폭을 기준으로 필터링을 수행하는 펄스 수신용 이동 평균 필터, 및 상기 펄스 수신용 이동 평균 필터보다 낮은 SNR의 지속파를 수신하기 위해 상기 펄스 수신용 이동 평균 필터와 병렬로 배치되어 상기 수신 신호에 대해 최소 초핑 길이를 기준으로 필터링을 수행하는 지속파 수신용 이동 평균 필터를 포함하는 이동 평균 필터부, 그리고
    상기 이동 평균 필터부에 의해 이동 평균 필터링이 수행된 신호 세기의 진폭에 대해 대응되는 전압으로 변환하는 dB 변환을 수행하여 대응되는 비디오 신호를 생성하는 dB 변환부를 포함함 -
    를 포함하는, 전자전 수신 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 주파수 대역은 0 Hz ~ (1/PW) Hz인,
    전자전 수신 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 필터링은 상기 IF 신호에 대해 필터 차수만큼 이동 평균을 수행하는 펄스 수신용 이동 평균 필터링인,
    전자전 수신 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 필터링은 지속파(CW) 초핑 길이를 기준으로 설계된 0 Hz ~ 1/(CW 초핑 길이) Hz 주파수 대역을 통과시키는 지속파 수신용 이동 평균 필터링을 포함하는,
    전자전 수신 장치.
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KR20140039894A (ko) * 2012-09-25 2014-04-02 국방과학연구소 디지털 수신기 및 그것의 신호 처리 방법

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