KR102589083B1 - 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기 및 그의 구동 방법 - Google Patents

시분할 다중화 방식의 레이다 수신기 및 그의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

시분할 다중화 방식의 레이다 수신기 및 그의 구동 방법이 개시되며, 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기는 복수의 채널에 대응하는 복수의 안테나로부터 각각 수신되는 입력 신호를 개별적으로 하향 변환하는 복수의 하향 변환기를 포함하는 혼합부, 제1클럭에 동기화되어 상기 하향 변환된 신호 각각을 교번하여 샘플링하는 다중화부, 상기 샘플링된 신호를 기저대역에 대응하도록 필터링하는 아날로그 필터를 포함하는 기저대역부 및 상기 제1클럭에 대하여 미리 설정된 딜레이가 존재하는 제2클럭에 동기화되어 상기 아날로그 필터의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 포함할 수 있다.

Description

시분할 다중화 방식의 레이다 수신기 및 그의 구동 방법{RECEIVER FOR RADAR BASED ON TIME-DIVISION MULTIPLEXED RECEPTION AND METHOD FOR OPERATION THE SAME}
본원은 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
레이다는 기후 조건, 밤낮의 구분 없이 움직이는 물체를 탐지하고 판별하여, 상황에 맞게 대처하기 위하여 발명된 전자장치이다. 레이다는 인력으로 쉽게 해결할 수 없는 여러 환경 속에서 인간의 눈을 대신하여 사용되고 있으며, 특히 침입 탐지를 위한 보안 장비, 자동차, 로봇 및 군사용에 이르기까지 다양하게 사용되고 있다.
한편, 복수의 채널로 운용되는 레이다 수신기의 경우, 여러 채널의 정보를 단일 칩으로 수신하기 위하여는 수신기 구조의 면적이 커지게 된다. 이와 관련하여, 도 1은 복수의 채널로부터 정보를 수신하는 종래의 레이다 수신기의 구조를 나타내 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 레이다 수신기의 경우, 채널(A, B, C)의 수만큼의 수신기 구조가 독립적으로 마련되어야 하며, 이에 따라 비교적 넓은 면적을 차지하는 기저대역(Baseband) 회로가 채널의 수만큼 구비되어야 하므로 수신기의 전체 면적이 커질 수 밖에 없는 한계가 있었다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-0651493호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단일의 기저대역 필터와 아날로그-디지털 변환기 회로만으로도 복수의 채널을 통해 정보를 수신할 수 있는 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기 및 그의 구동 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기는 복수의 채널에 대응하는 복수의 안테나로부터 각각 수신되는 입력 신호를 개별적으로 하향 변환하는 복수의 하향 변환기를 포함하는 혼합부, 제1클럭에 동기화되어 상기 하향 변환된 신호 각각을 교번하여 샘플링하는 다중화부, 상기 샘플링된 신호를 기저대역에 대응하도록 필터링하는 아날로그 필터를 포함하는 기저대역부 및 상기 제1클럭에 대하여 미리 설정된 딜레이가 존재하는 제2클럭에 동기화되어 상기 아날로그 필터의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 채널은 3개의 채널을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2클럭의 샘플링 레이트는 나이퀴스트 레이트의 3 배 이상으로 결정될 수 있다.
또한, 상기 제1클럭은 1/3의 듀티 사이클(duty cycle)을 가질 수 있다.
또한, 상기 미리 설정된 딜레이는 상기 기저대역에 기초하여 결정될 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기는 상기 복수의 안테나로부터 각각 수신되는 입력 신호를 잡음을 감소시키면서 증폭하여 상기 복수의 하향 변환기로 인가하는 복수의 저잡음 증폭기를 포함하는 증폭부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 혼합부에 의해, 상기 하향 변환된 신호는 반송파 주파수가 제거된 도플러 주파수를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기저대역부는, 프로그램 가능한 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier, PGA) 및 상기 기저대역에 대응하는 저역 통과 필터(Low Pass Filter, LPF)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아날로그-디지털 변환부는, 상기 저역 통과 필터의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 축차 비교형(Successive-approximation) 아날로그-디지털 변환회로를 포함할 수 있다.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 구동 방법은, (a) 복수의 채널에 대응하는 복수의 안테나로부터 각각 수신되는 입력 신호를 개별적으로 하향 변환하는 단계, (b) 제1클럭에 동기화되어 상기 하향 변환된 신호 각각을 교번하여 샘플링하는 단계, (c) 상기 샘플링된 신호를 기저대역에 대응하도록 필터링하는 단계 및 (d) 상기 제1클럭에 대하여 미리 설정된 딜레이가 존재하는 제2클럭에 동기화되어 상기 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 단일의 기저대역 필터와 아날로그-디지털 변환기 회로만으로도 복수의 채널을 통해 정보를 수신할 수 있는 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기 및 그의 구동 방법을 제공할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 기저대역 회로가 수신기 구조 내에서 차지하는 면적을 감소시켜 잔여 면적을 추가적인 수신기를 탑재하거나 다른 기능을 수행하는 회로를 탑재하는데 활용할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 드론 등의 무인 비행체 제어, 자동차 자율주행 등의 레이다 애플리케이션이 적용되는 다양한 분야에 폭넓게 적용되어 칩 면적을 대폭 줄임으로써 저비용으로 단일 칩을 제작할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 복수의 채널로부터 각각 전송되는 정보를 놓치지 않으면서도 에일리어싱(Aliasing) 등의 신호 왜곡 현상의 발생을 방지할 수 있다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1은 복수의 채널로부터 정보를 수신하는 종래의 레이다 수신기의 구조를 나타내 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 개략적인 구성도이다.
도 3은 3개의 채널을 포함하는 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기에 대한 제1클럭의 듀티 사이클(duty cycle)을 나타낸 타이밍도이다.
도 4 및 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 기저대역부의 세부 회로도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 아날로그-디지털 변환부의 세부 회로도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 구동 방법에 대한 동작 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원은 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기(10)(이하, '수신기(10)'라 한다.)는, 증폭부(100), 혼합부(200), 다중화부(300), 기저대역부(400) 및 아날로그-디지털 변환부(500)를 포함할 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 수신기(10)는 다중화부(300)의 구동과 연계된 제1클럭 및 아날로그-디지털 변환부(500)의 구동과 연계된 제2클럭에 동기화되어 동작하는 것일 수 있다.
본원에서 개시하는 수신기(10)는 시분할 다중화(time division multiplexing) 방식을 활용하여 복수의 채널로부터 인가되는 정보(입력 신호)를 1개의 기저대역과 1개의 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter, ADC)만으로도 수신할 수 있는 구조로 설계될 수 있다.
이와 관련하여, '시분할 다중화' 방식은 데이터 통신 시 짧은 시간 간격에 데이터의 일부를 전송하되, 하나의 물리적인 통신로를 여러 개의 논리적인 통신로로 사용하는 방식으로서, 시분할 다중화 방식에 의해 통신 채널이 시간 슬롯으로 분할되어 여러 개의 디지털 정보가 해당 통신 채널을 통해 함께 전송될 수 있다. 이하에서는 복수의 채널이 3개의 채널을 포함하는 것으로 본원의 실시예를 주로 설명하나, 본원의 구현예에 따라 3개 이상의 채널을 포함하도록 운용되는 레이다 수신기에 대하여 본원에서 개시하는 수신기(10)가 적용될 수 있음은 물론이다.
구체적으로, 수신기(10)가 3개의 채널에 대응하여 설계된 것인 경우, 도 2를 참조하면, 수신기(10)는 복수의 안테나(A, B, C,
Figure 112021037425569-pat00001
)로부터 각각 수신되는 입력 신호를 개별 증폭하는 증폭부(100)를 포함할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 수신기(10)는 증폭부(100)에 의해 각 채널 별로 증폭된 입력 신호를 개별적으로 하향 변환하는 혼합부(200를 포함할 수 있다.
달리 말해, 수신기(10)의 안테나, 증폭부(100) 및 혼합부(200)는 N개의 채널에 대응하여 각각 N개로 마련될 수 있다.
구체적으로, 본원의 일 실시예에 따르면, 증폭부(100)는 각 채널로 인가된 입력 신호를 잡음을 감소시키면서 증폭하여 해당 채널에 대응하는 혼합부(200)로 인가하는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 3개의 채널을 포함하는 수신기(10)의 경우, 증폭부(100)는 첫 번째 채널에 대응하는 제1저잡음 증폭기(101), 두 번째 채널에 대응하는 제2저잡음 증폭기(102) 및 세 번째 채널에 대응하는 제3저잡음 증폭기(103)를 포함할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 저잡음 증폭기(101, 102, 103) 각각은 입력 신호의 잡음을 최소화하여 증폭시켜 혼합부(200)의 하향 혼합기(201, 202, 203)에 각각 전달하여 수신기(10) 내지는 수신기(10)가 탑재되는 전체 레이다 시스템의 신호 대 잡음비(SNR, Signal to Noise Ratio) 특성을 향상시키도록 기능할 수 있다.
일반적으로 레이다 시스템의 수신단에서는 전압 이득과 저전력 특성과 연관된 조건보다는 낮은 잡음지수와 높은 선형성과 연관된 조건이 우선시 되므로 저잡음 증폭기(101, 102, 013)는 이러한 수신기(10) 측의 요구 조건 유형을 고려하여 설계될 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면 저잡음 증폭기(101, 102, 103)는 Single to Differential 변환 구조(달리 말해, 단일 입력을 기초로 차동 출력을 제공하는 형태)의 Transformer(변압기) 를 포함하고, interstage 및 output 매칭에 활용되는 Transformer를 EM 시뮬레이션을 통해 최적화할 수 있다. 또한, 본원의 일 실시예에 따르면 Transformer로 구현된 interstage의 DC-block 커패시터를 모두 제거하여 커패시턴스의 변화(Capacitance Variation)에 의한 주파수 변화를 저감시킬 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 혼합부(200)는 복수의 채널에 대응하는 복수의 안테나 복수의 안테나(A, B, C,
Figure 112021037425569-pat00002
)로부터 각각 수신되는 입력 신호를 개별적으로 하향 변환(Down Conversion)하는 복수의 하향 변환기(Down Mixer)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 하향 변환기(201, 202, 203) 각각으로 인가되는 입력신호는 전술한 저잡음 증폭기(LNA)에 의해 잡음이 감소된 입력 신호일 수 있다.
예시적으로, 3개의 채널을 포함하는 수신기(10)의 경우, 혼합부(200)는 첫 번째 채널에 대응하는 제1하향 변환기(201), 두 번째 채널에 대응하는 제2하향 변환기(202) 및 세 번째 채널에 대응하는 제3하향 변환기(203)를 포함할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 하향 혼합기(201, 202, 203)는, 증폭된 입력 신호의 플리커 잡음 및 이미지 노이즈를 저감시키면서 입력 신호의 주파수를 하향 변환하기 위한 ICPM(Image Rejection Chopping Mode) 구조로 설계될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
이와 관련하여, 하향 혼합기(201, 202, 203)는 노이즈를 개선할 수 있도록 전술한 Image Rejection Chopping Mode(ICPM) 구조를 채택하여 설계될 수 있으며, 이러한 ICPM 구조를 적용하는 경우, 플리커 잡음(Flicker noise)에 대한 영향이 낮은 중간 주파수 대역을 활용할 수 있기 때문에 신호 대 잡음비(SNR, Signal to Noise Ratio) 특성이 개선될 수 있다. 또한, ICPM 구조는 Image Rejection을 통해 수신신호로부터 원하는 신호를 선택적으로 수신할 수 있어, 하향 변환된 직류(DC) 성분에 대응하는 주파수를 피드백하는 방식으로 직류 오프셋(DC offset)을 제거하고 Blocker Rejection을 수행할 수 있다. 또한, ICPM 구조로 설계된 하향 혼합기(201, 202, 203)에 의해 수신기(10)가 탑재되는 레이다 시스템은 측정 대상(표적)이 가까워지고 있는지 혹은 멀어지고 있는지에 대한 판단이 가능해질 수 있다.
한편, 혼합부(200)에 의해, 하향 변환된 신호는 반송파(Carrier) 주파수가 제거된 도플러(Doppler) 주파수를 포함하도록 변환될 수 있다.
다중화부(300)는 제1클럭에 동기화되어 혼합부(200)에 의해 하향 변환된 신호 각각을 교번하여 샘플링할 수 있다. 구체적으로, 수신기(10)의 다중화부(300)는 복수의 채널으로부터 개별적으로 인가되는 입력 신호가 분할된 시간 슬롯에 따라 교번하여 인가되는 방식으로 채널 별로 구분되어 샘플링이 이루어지도록 하는 하나의 멀티플렉서(Multiplexer)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 멀티플렉서(Multiplexer)는 복수의 채널로부터 각각 인가되는 입력 신호를 다중화하여 교번 출력하며, 다중화된 출력은 기저대역부(400) 및 아날로그-디지털 변환부(500)를 거쳐 디지털 신호로 변환될 수 있다.
구체적으로, 본원의 일 실시예에 따르면, 다중화부(300)에 구비된 멀티플렉서(Multiplexer)는 제1클럭에 동기화되어 채널 별 입력 신호를 교번하여 샘플링하되, 3개의 채널에 대응하여 운용되는 수신기(10)의 경우 제1클럭은 1/3의 듀티 사이클(duty cycle)을 가지며 3개의 채널 각각에 대응하여 적용되는 복수의 클럭 발생 회로에 의해 생성되는 것일 수 있다.
도 3은 3개의 채널을 포함하는 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기에 대한 제1클럭의 듀티 사이클(duty cycle)을 나타낸 타이밍도이다.
도 3을 참조하면, 1/3의 듀티 사이클을 각각 가지며 서로 다른 시점에 하이(High) 상태가 되는 3개의 클럭 발생 회로를 통해 제1클럭은 특정 시점에 3개의 채널 중 어느 하나의 채널에 대하여만 하이(High) 상태가 됨으로써 해당 채널을 통해 인가되는 입력 신호를 다중화부(300)가 채널마다 샘플링할 수 있다.
이해를 돕기 위해 예시하면, 도 2의 안테나 A에 대응하는 제1채널은 제1클럭(도 2의 좌측에 도시된 CLK)의 A-B 구간에 하이(High) 상태가 되고, 도 2의 안테나 B에 대응하는 제2채널은 제1클럭의 B-C 구간에 하이(High) 상태가 되고, 도 2의 안테나 C에 대응하는 제3채널은 제1클럭의 C-A 구간에 하이(High) 상태가 됨으로써, 입력 신호가 채널 별로 교번하여 샘플링될 수 있는 것이다.
이와 관련하여, 다중화부(300)로 인가되는 하향 변환된 신호는 반송파 주파수가 제거된 도플러 주파수 성분을 주로 포함하므로, 상대적으로 낮은 주파수의 신호만을 포함하므로 나이퀴스트 레이트 대비 3배 이상의 샘플링 레이트에 기반하여 샘플링을 수행하는 것이 큰 요구 사항이 아닐 수 있다. 이에 따라, 다중화부(300)에서는 33%(1/3)의 듀티 사이클(duty cycle)을 갖는 제1클럭을 통해 채널 별로 인가되는 입력 신호를 놓치지 않고 샘플링할 수 있다. 또한, 제1클럭의 샘플링 레이트는 나이퀴스트 레이트(Nyquist Rate) 대비 3배 이상으로 결정될 수 있다.
또한, 기저대역부(400)는 다중화부(300)에 의해 샘플링된 신호를 기저대역(Baseband)에 대응하도록 필터링하는 아날로그 필터를 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 기저대역부의 세부 회로도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 기저대역부(400)는 프로그램 가능한 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier, PGA) 및 기저대역에 대응하는 저역 통과 필터(Low Pass Filter, LPF)를 포함하는 구조로 설계될 수 있다. 한편, 도 4 및 도 5를 참조하여 이해될 수 있는 바와 같이, 레이다의 수신기 구조에서 기저대역이 차지하는 회로 구조는 일반적으로 복잡도가 높고, 이에 따라 기저대역 파트의 면적이 비교적 넓은 점을 고려하여 본원에서 개시하는 수신기(10)는 단일의 기저대역 회로를 통하여 복수의 채널을 운용하므로 수신기(10)가 탑재되는 칩의 면적을 감소시킬 수 있다.
또한, 아날로그-디지털 변환부(500)는 다중화부(300)에 적용되는 제1클럭에 대하여 미리 설정된 딜레이가 존재하는 제2클럭에 동기화되어 기저대역부(400)의 아날로그 필터의 출력 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 여기서, 제1클럭과 제2클럭 사이의 미리 설정된 딜레이는 수신기(10)의 기저대역(Baseband)에 기초하여 결정될 수 있다.
달리 말해, 제2클럭은 기저대역(Baseband)에 대응하는 딜레이 만큼을 고려하여 제1클럭에 기초하여 설계되는 것일 수 있다. 이와 관련하여, 제2클럭은 전술한 제1클럭과 마찬가지로 샘플링 레이트가 나이퀴스트 레이트(Nyquist Rate) 대비 3배 이상으로 결정될 수 있다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 아날로그-디지털 변환부의 세부 회로도이다.
도 6을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 아날로그-디지털 변환부(500)는 기저대역부(400)의 저역 통과 필터(LPF)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 축차 비교형(Successive-approximation) 아날로그-디지털 변환회로를 포함할 수 있다.
구체적으로, SAR ADC 타입의 아날로그-디지털 변환부(500)는 기저대역부(400)로부터 인가되는 신호(VIN)를 샘플 앤 홀드(Sample and Hold)하여 비교기(Comparator)로 인가하고, 비교기는 DAC에 기 저장된 잔류 신호와 샘플 앤 홀드되어 입력된 신호(VIN)를 비교하여 출력을 생성하고, 생성된 출력에 기초한 SAR 제어 로직(SAR Control logic)의 구동에 따라 인가된 신호(VIN)에 대응하는 디지털 출력 신호(Digital out)가 결정될 수 있다. 이와 관련하여, 제2클럭은 SAR ADC 타입의 아날로그-디지털 변환부(500)의 샘플 앤 홀드 회로, 비교기 소자 및 SAR 제어 로직에 대하여 적용될 수 있다.
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 구동 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 7에 도시된 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 구동 방법은 앞서 설명된 수신기(10)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 수신기(10)에 대하여 설명된 내용은 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 구동 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 7을 참조하면, 단계 S11에서 혼합부(200)는 (a) 복수의 채널에 대응하는 복수의 안테나(A, B, C,
Figure 112021037425569-pat00003
)로부터 각각 수신되는 입력 신호를 개별적으로 하향 변환할 수 있다.
다음으로, 단계 S12에서 다중화부(300)는 제1클럭에 동기화되어 혼합부(200)에 의해 하향 변환된 신호 각각을 교번하여 샘플링할 수 있다.
다음으로, 단계 S13에서 기저대역부(400)는 다중화부(300)에 의해 샘플링된 신호를 기저대역에 대응하도록 필터링할 수 있다.
다음으로, 단계 S14에서 아날로그-디지털 변환부(500)는 제1클럭에 대하여 미리 설정된 딜레이가 존재하는 제2클럭에 동기화되어 기저대역부(400)에 의해 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S11 내지 S14는 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
본원의 일 실시예에 따른 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 구동 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 전술한 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 구동 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기
100: 증폭부
200: 혼합부
300: 다중화부
400: 기저대역부
500: 아날로그-디지털 변환부

Claims (10)

  1. 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기에 있어서,
    복수의 채널에 대응하는 복수의 안테나로부터 각각 수신되는 입력 신호를 개별적으로 하향 변환하는 복수의 하향 변환기를 포함하는 혼합부;
    제1클럭에 동기화되어 상기 하향 변환된 신호 각각을 교번하여 샘플링하는 다중화부;
    상기 샘플링된 신호를 기저대역에 대응하도록 필터링하는 아날로그 필터를 포함하는 기저대역부; 및
    상기 제1클럭에 대하여 미리 설정된 딜레이가 존재하는 제2클럭에 동기화되어 상기 아날로그 필터의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부,
    를 포함하고,
    상기 복수의 채널은 3개의 채널을 포함하고, 상기 제1클럭은 1/3의 듀티 사이클(duty cycle)을 가지고,
    상기 다중화부는,
    상기 3개의 채널로부터 개별적으로 인가되는 상기 입력 신호가, 분할된 시간 슬롯에 따라 교번하여 인가되는 방식으로 채널 별로 구분되어 샘플링이 이루어지도록 하는 멀티플렉서를 구비하고,
    상기 다중화부는,
    서로 다른 시점에 하이(High) 상태가 되는 3개의 클럭 발생 회로를 통해 특정 시점에 상기 3개의 채널 중 어느 하나의 채널에 대하여만 상기 제1클럭이 하이(High) 상태가 됨으로써 해당 채널을 통해 인가되는 상기 입력 신호를 샘플링하는 것인, 레이다 수신기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2클럭의 샘플링 레이트는 나이퀴스트 레이트의 3 배 이상으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 레이다 수신기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 딜레이는 상기 기저대역에 기초하여 결정되는 것인, 레이다 수신기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 안테나로부터 각각 수신되는 입력 신호를 잡음을 감소시키면서 증폭하여 상기 복수의 하향 변환기로 인가하는 복수의 저잡음 증폭기를 포함하는 증폭부,
    를 더 포함하는 것인, 레이다 수신기.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 혼합부에 의해, 상기 하향 변환된 신호는 반송파 주파수가 제거된 도플러 주파수를 포함하는 것인, 레이다 수신기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기저대역부는,
    프로그램 가능한 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier, PGA) 및 상기 기저대역에 대응하는 저역 통과 필터(Low Pass Filter, LPF),
    를 포함하는 것인, 레이다 수신기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 아날로그-디지털 변환부는,
    상기 저역 통과 필터의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 축차 비교형(Successive-approximation) 아날로그-디지털 변환회로를 포함하는 것인, 레이다 수신기.
  10. 시분할 다중화 방식의 레이다 수신기의 구동 방법에 있어서,
    (a) 복수의 채널에 대응하는 복수의 안테나로부터 각각 수신되는 입력 신호를 개별적으로 하향 변환하는 단계;
    (b) 제1클럭에 동기화되어 상기 하향 변환된 신호 각각을 교번하여 샘플링하는 단계;
    (c) 상기 샘플링된 신호를 기저대역에 대응하도록 필터링하는 단계; 및
    (d) 상기 제1클럭에 대하여 미리 설정된 딜레이가 존재하는 제2클럭에 동기화되어 상기 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계,
    를 포함하고,
    상기 복수의 채널은 3개의 채널을 포함하고, 상기 제1클럭은 1/3의 듀티 사이클(duty cycle)을 가지고,
    상기 (b) 단계는,
    상기 3개의 채널로부터 개별적으로 인가되는 상기 입력 신호가, 분할된 시간 슬롯에 따라 교번하여 인가되는 방식으로 채널 별로 구분되어 샘플링이 이루어지도록 하는 멀티플렉서를 이용하여 수행되되,
    상기 (b) 단계는,
    서로 다른 시점에 하이(High) 상태가 되는 3개의 클럭 발생 회로를 통해 특정 시점에 상기 3개의 채널 중 어느 하나의 채널에 대하여만 상기 제1클럭이 하이(High) 상태가 됨으로써 해당 채널을 통해 인가되는 상기 입력 신호를 샘플링하는 것인, 레이다 수신기의 구동 방법.
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