KR102598885B1 - Space surveillance radar for transmitting and receiving wideband signal by using phase array antenna - Google Patents
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Abstract
본 발명은 우주를 감시하고 우주물체를 식별하는 우주감시 레이다로서, 복수개의 안테나소자를 구비하는 안테나; 상기 안테나를 통해 빔을 조향하면서 송신신호들을 송신하기 위한 송신기; 상기 안테나를 통해 수신되는 수신신호들을 처리하기 위한 수신기; 상기 송신기가 송신하려는 송신신호들 사이에 시간지연을 발생시키고, 상기 송신신호들 사이의 시간지연에 맞추어 상기 수신기가 처리하는 수신신호들 사이에 시간지연을 발생시키기 위한 지연기;를 포함하고, 광대역 신호를 사용하면서 발생하는 시간지연을 보상하여 안정적으로 신호를 처리할 수 있다.The present invention is a space surveillance radar that monitors space and identifies space objects, and includes an antenna having a plurality of antenna elements; a transmitter for transmitting transmission signals while steering a beam through the antenna; a receiver for processing received signals received through the antenna; A delay device for generating a time delay between transmission signals to be transmitted by the transmitter and a delay device for generating a time delay between received signals processed by the receiver in accordance with the time delay between the transmission signals, including a wide band, By compensating for time delays that occur while using signals, signals can be processed stably.
Description
본 발명은 우주감시 레이다에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초대형 우주감시 레이다에서 광대역 신호를 사용하면서 발생하는 시간지연을 보상하여 안정적으로 신호를 처리할 수 있는 위상배열 기반 우주감시 레이다에 관한 것이다.The present invention relates to a space surveillance radar, and more specifically, to a phased array-based space surveillance radar that can stably process signals by compensating for the time delay that occurs while using a broadband signal in a very large space surveillance radar.
일반적으로 인공위성, 로켓, 우주쓰레기, 운석, 및 소행성 등과 같은 우주물체가 우주를 비행하고 있다. 따라서, 천문연구를 목적으로 운석과 소행성을 탐색하거나, 군사용으로 적의 위성과 로켓을 탐색하여 추적하는 기술이 개발되고 있다.In general, space objects such as satellites, rockets, space debris, meteorites, and asteroids are flying in space. Therefore, technologies are being developed to search for meteorites and asteroids for astronomical research purposes, or to search for and track enemy satellites and rockets for military purposes.
이전에는 우주를 감시하기 위해 광학시스템을 개발하였다. 광학시스템은 광학장비 및 광학장비의 고도와 방위각을 조절하는 구동장비를 구비한다. 이때, 광학장비의 화각을 증가시키려면 크기와 무게가 증가하기 때문에, 구동장비의 구동속도가 느려진다. 따라서, 광학시스템으로 이동속도가 빠른 인공위성이나 로켓 등을 추적하기 어려운 문제가 있다. 또한, 광학장비는 날씨의 영향을 받기 때문에, 우천이나 야간에는 사용이 제한될 수 있다. 이에, 날씨에 따라 우주물체를 탐색하거나 추적하지 못하는 문제도 있다.Previously, optical systems were developed to monitor space. The optical system includes optical equipment and drive equipment that adjusts the altitude and azimuth of the optical equipment. At this time, to increase the angle of view of the optical equipment, the size and weight increase, so the driving speed of the driving equipment slows down. Therefore, there is a problem that it is difficult to track fast-moving satellites or rockets with an optical system. Additionally, because optical equipment is affected by the weather, use may be restricted in rainy weather or at night. Accordingly, there is a problem of not being able to search or track space objects depending on the weather.
상기와 같은 문제들을 해결하기 위해 최근에는 위상배열 레이다를 이용하여 우주를 감시하는 시스템이 개발되고 있다. 그러나 위상배열 레이다의 안테나로 빔조향을 하는 과정에서 안테나소자들 사이에 시간지연이 발생한다. 따라서, 과다한 신호손실이 발생하는 문제가 있다.To solve the above problems, a system for monitoring space using phased array radar has recently been developed. However, during the process of beam steering with the antenna of a phased array radar, a time delay occurs between antenna elements. Therefore, there is a problem that excessive signal loss occurs.
본 발명은 광대역 신호를 사용하면서 발생하는 시간지연을 용이하게 보상해 줄 수 있는 우주감시 레이다를 제공한다.The present invention provides a space surveillance radar that can easily compensate for the time delay that occurs while using a broadband signal.
본 발명은 시간지연을 보상하여 안정적으로 신호를 처리할 수 있는 우주감시 레이다를 제공한다.The present invention provides a space surveillance radar that can stably process signals by compensating for time delay.
본 발명은 우주를 감시하고 우주물체를 식별하는 우주감시 레이다로서, 복수개의 안테나소자를 구비하는 안테나; 상기 안테나를 통해 빔을 조향하면서 송신신호들을 송신하기 위한 송신기; 상기 안테나를 통해 수신되는 수신신호들을 처리하기 위한 수신기; 상기 송신기가 송신하려는 송신신호들 사이에 시간지연을 발생시키고, 상기 송신신호들 사이의 시간지연에 맞추어 상기 수신기가 처리하는 수신신호들 사이에 시간지연을 발생시키기 위한 지연기;를 포함한다.The present invention is a space surveillance radar that monitors space and identifies space objects, and includes an antenna having a plurality of antenna elements; a transmitter for transmitting transmission signals while steering a beam through the antenna; a receiver for processing received signals received through the antenna; It includes a delay device for generating a time delay between transmission signals to be transmitted by the transmitter and for generating a time delay between received signals processed by the receiver in accordance with the time delay between the transmission signals.
상기 지연기는, 상기 송신기 및 상기 수신기의 동작을 제어하는 클럭신호들 사이에 선택적으로 시간지연을 발생시키도록 서로 직렬로 연결되는 복수개의 시간지연부를 포함한다.The delay unit includes a plurality of time delay units connected in series to selectively generate a time delay between clock signals that control the operation of the transmitter and the receiver.
상기 지연기는, 클럭신호들을 생성하기 위한 클럭신호 생성부; 상기 클럭신호 생성부에서 전달된 클럭신호들 사이에 제1 시간단위로 시간지연을 발생시키기 위한 제1 시간지연부; 및 상기 제1 시간지연부를 통과한 클럭신호들 사이에 상기 제1 시간단위보다 짧은 제2 시간단위로 시간지연을 발생시키기 위한 제2 시간지연부;를 포함한다.The delayer includes a clock signal generator for generating clock signals; a first time delay unit for generating a time delay in a first time unit between clock signals transmitted from the clock signal generator; and a second time delay unit for generating a time delay between the clock signals that have passed the first time delay unit in a second time unit shorter than the first time unit.
상기 지연기는, 상기 제2 시간지연부를 통과한 클럭신호들 사이에 상기 제2 시간단위보다 짧은 제3 시간단위로 시간지연을 발생시키기 위한 제3 시간지연부를 더 포함한다.The delay unit further includes a third time delay unit for generating a time delay between the clock signals that have passed the second time delay unit in a third time unit shorter than the second time unit.
상기 제1 시간지연부는 2나노초 이상 내지 0.5나노초 이하 간격으로 시간지연을 발생시키고, 상기 제2 시간지연부는 200피코초 이상 내지 50피코초 이하 간격으로 시간지연을 발생시키고, 상기 제3 시간지연 발생부는 5피코초 이상 내지 1피코초 이하 간격으로 시간지연을 발생시킨다.The first time delay unit generates a time delay at intervals of 2 nanoseconds or more and 0.5 nanoseconds or less, the second time delay unit generates a time delay at intervals of 200 picoseconds or more and 50 picoseconds or less, and the third time delay occurs. A delay occurs at intervals of 5 picoseconds or more to 1 picosecond or less.
상기 안테나, 상기 송신기, 및 상기 수신기 각각은 복수개가 구비되어 서로 다른 주파수 대역의 채널이 각각 할당되고, 상기 지연기는 상기 채널별로 시간지연을 발생시키도록 복수개가 구비된다.Each of the antenna, the transmitter, and the receiver is provided in plural numbers and each is assigned channels of different frequency bands, and the delay unit is provided in plural numbers to generate a time delay for each channel.
상기 안테나는, 송신신호를 원형편파 형태로 송신하고, 수신신호를 수직편파 및 수평편파 형태로 각각 수신 가능하다.The antenna can transmit a transmission signal in the form of circular polarization and receive a reception signal in the form of vertical polarization and horizontal polarization, respectively.
상기 수신기는, 상기 수평편파 형태의 수신신호를 처리하여 우주에서 제1 방향의 궤도를 따라 이동하는 우주물체를 탐지하고, 상기 수직편파 형태의 수신신호를 처리하여 제2 방향의 궤도를 따라 이동하는 우주물체를 탐지 가능하다.The receiver processes the received signal in the horizontal polarization form to detect a space object moving along an orbit in a first direction in space, and processes the received signal in the vertical polarization form to detect a space object moving along an orbit in the second direction. Space objects can be detected.
본 발명의 실시 예에 따르면, 광대역 신호를 사용하면서 발생하는 시간지연을 용이하게 보상해 줄 수 있다. 이에, 시간지연으로 인한 신호손실을 감소시킬 수 있다. 따라서, 초대형 우주감시 레이다에서 안정적으로 신호를 처리할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, time delay occurring while using a wideband signal can be easily compensated. Accordingly, signal loss due to time delay can be reduced. Therefore, signals can be processed stably from a very large space surveillance radar.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 우주감시 레이다의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 송신기와 안테나의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수신기와 안테나의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지연기의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a space surveillance radar according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the configuration of a transmitter and antenna according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the configuration of a receiver and an antenna according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the configuration of a delay device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. These embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. This is provided to inform you. The drawings may be exaggerated to explain the invention in detail, and like symbols refer to like elements in the drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 우주감시 레이다의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 송신기와 안테나의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수신기와 안테나의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지연기의 구성을 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 우주감시 레이다에 대해 설명하기로 한다.FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a space surveillance radar according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a transmitter and an antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a space surveillance radar according to an embodiment of the present invention. This is a diagram showing the configuration of a receiver and an antenna, and Figure 4 is a diagram showing the configuration of a delayer according to an embodiment of the present invention. In the following, a space surveillance radar according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 실시 예에 따른 우주감시 레이다는, 우주를 감시하고 우주물체를 식별하기 위한 설비이다. 예를 들어, 우주감시 레이다는 지상에 설치되어 상공의 인공위성, 로켓, 우주쓰레기, 운석, 및 소행성 등과 같은 우주물체를 탐색 및 추적하는 설비이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면 우주감시 레이다(100)는 안테나(110), 송신기(120), 수신기(130), 및 지연기(140)를 포함한다.The space surveillance radar according to an embodiment of the present invention is a facility for monitoring space and identifying space objects. For example, space surveillance radar is a facility installed on the ground to search and track space objects such as satellites, rockets, space debris, meteorites, and asteroids. 1 to 4, the
이때, 안테나(110), 송신기(120), 및 수신기(130) 각각은 복수개가 구비되어 서로 다른 주파수 대역의 채널들이 각각 할당될 수 있다. 지연기(140)는 채널별로 시간지연을 발생시키도록 복수개가 구비될 수 있다. 따라서, 광대역의 신호들을 송수신하는 과정에서 지연기(140)들을 이용하여 광대역 전체의 시간오차를 개선할 수 있다. 또한, 복수개의 지연기(140)를 구비하여 채널별로 시간지연을 발생시킬 수 있기 때문에, 송수신 채널의 확장성을 확보하고, 신호대잡음비(SNR: Signal Noise Ratio)를 개선할 수 있다.At this time, a plurality of
안테나(110)는 복수개의 안테나소자(111)를 구비한다. 예를 들어, 4×2 배열 형태로 안테나소자(111)들이 배치될 수 있다. 안테나(110)는 송신신호를 우선회 원형편파(Right Hand Circular Polarization) 형태로 송신하고, 수신신호를 수직편파(Vertical Polarization) 및 수평편파(Horizontal Polarization) 형태로 각각 수신할 수 있다. 그러나 안테나(110)에 구비되는 안테나소자(111)들이 배치되는 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.The
송신기(120)는 안테나(110)에 송신신호를 전달할 수 있게 연결될 수 있다. 이에, 송신기(120)는 안테나(110)를 통해 빔을 조향하면서 송신신호들을 송신할 수 있다. 송신기(120)는 도 2와 같이 송신신호 생성부(121), 아날로그 변환부(122), 제1 송신믹서(123), 제2 송신믹서(124), 위상제어부(125), 및, 전력증폭부(126)를 포함할 수 있다.The
송신신호 생성부(121)는 송신신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 송신신호 생성부(121)가 생성하는 송신신호는 디지털 형태를 가질 수 있다.The
아날로그 변환부(122)는 송신신호 생성부(121)로부터 송신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 아날로그 변환부(122)는 디지털-아날로그 변환기일 수 있다. 이에, 아날로그 변환부(122)는 송신신호를 디지털 형태에서 아날로그 형태로 변환할 수 있다. 또한, 아날로그 변환부(122)는 후술될 지연기(140)가 전달하는 클럭신호들에 따라 동작할 수 있다. 따라서, 아날로그 변환부(122)가 클럭신호들을 기반으로 동작하면서, 클럭신호들 사이의 시간지연만큼 아날로그 변환부(122)에서 변환되는 송신신호들 사이에 시간지연이 발생할 수 있다.The
제1 송신믹서(123)는 아날로그 변환부(122)로부터 송신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 제1 송신믹서(123)는 제1 국부발진신호(LO1)를 입력받아 송신신호와 믹싱할 수 있다.The
제2 송신믹서(124)는 제1 송신믹서(123)로부터 송신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 제2 송신믹서(124)는 제1 국부발진신호와 다른 중심주파수를 가지는 제2 국부발진신호(LO2)를 입력받아 송신신호와 믹싱할 수 있다. 제1 송신믹서(123)와 제2 송신믹서(124)를 이용하여 다중으로 송신신호를 변조할 수 있기 때문에, 광대역폭의 원하는 고주파 대역으로 송신신호를 용이하게 변조할 수 있다.The
위상제어부(125)는 제2 송신믹서(124)로부터 송신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 예를 들어, 위상제어부(125)는 안테나(110)에 안테나소자(111)가 구비되는 개수만큼 구비될 수 있고, 위상제어부(125)들은 제2 송신믹서(124)와 병렬적으로 연결될 수 있다. 위상제어부(125)는 안테나(110)에 구비되는 안테나소자(111)의 위상을 제어하여 전달받은 송신신호가 정해진 방향으로 송신되게 할 수 있다.The
전력증폭부(PA: Power Amplifier)(126)는 위상제어부(125)로부터 송신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 예를 들어, 전력증폭부(126)는 위상제어부(125)가 구비되는 개수만큼 구비될 수 있고, 전력증폭부(126)들은 위상제어부(125)들 각각과 연결될 수 있다. 전력증폭부(126)들은 송신신호의 송신전력을 증가시켜 안테나(110)에 구비되는 안테나소자(111)들 각각으로 송신신호를 전달할 수 있다.The power amplifier (PA) 126 may be connected to receive a transmission signal from the
수신기(130)는 안테나(110)로부터 수신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 이에, 수신기(130)는 안테나(110)를 통해 수신되는 수신신호들을 처리할 수 있다. 예를 들어, 수신기(130)는 수직편파 및 수평편파 형태의 수신신호를 각각 처리하여 우주에서 수직방향(또는, 남북방향)의 궤도를 따라 이동하는 우주물체, 및 수평방향(또는, 동서방향)의 궤도를 따라 이동하는 우주물체를 각각 탐지할 수 있다. 수신기(130)는 도 3과 같이 저잡음증폭부(131), 수신믹서(132), 디지털 변환부(133), 제1 원형편파 형성부(134), 및 제2 원형편파 형성부(135)를 포함할 수 있다.The
저잡음증폭부(LNA: Low Noise Amplifier)(131)는 안테나(110)로부터 수신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 예를 들어, 저잡음증폭부(131)는 안테나(110)에 안테나소자(111)가 구비되는 개수의 2배만큼 구비될 수 있고, 하나의 안테나소자(111)에 2개의 저잡음증폭부(131)가 연결되어 수직편파의 수신신호와 수평편파 형태의 수신신호를 각각 전달받을 수 있다. 저잡음증폭부(131)는 전달받은 수신신호의 잡음을 억제하면서 수신신호를 증폭시킬 수 있다.The low noise amplifier (LNA) 131 may be connected to receive a reception signal from the
수신믹서(132)는 저잡음증폭부(131)로부터 수신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 예를 들어, 수신믹서(132)는 저잡음증폭부(131)가 구비되는 개수만큼 구비될 수 있고, 수신믹서(132)들은 저잡음증폭부(131)들 각각과 연결될 수 있다. 수신믹서(132)는 국부발진신호(LO)를 입력받아 수신신호와 믹싱할 수 있다. 수신신호는 수신믹서(132)에 의해 중간주파수 대역 또는 기저 대역으로 변환될 수 있다.The receiving
디지털 변환부(133)는 수신믹서(132)로부터 수신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 예를 들어, 디지털 변환부(133)는 수신믹서(132)가 구비되는 개수만큼 구비될 수 있고, 디지털 변환부(133)들은 수신믹서(132)들 각각과 연결될 수 있다. 디지털 변환부(133)는 아날로그-디지털 변환기일 수 있다. 이에, 디지털 변환부(133)는 수신신호를 아날로그 형태에서 디지털 형태로 변환할 수 있다. 또한, 디지털 변환부(133)는 후술될 지연기(140)가 전달하는 클럭신호들에 따라 동작할 수 있다. 따라서, 디지털 변환부(133)가 클럭신호들을 기반으로 동작하면서, 클럭신호들 사이의 시간지연만큼 디지털 변환부(133)에서 변환되는 수신신호들 사이에 시간지연이 발생할 수 있다.The
제1 원형편파 형성부(134)는 디지털 변환부(133)들 중 일부로부터 수신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 상세하게는 제1 원형편파 형성부(134)가 디지털 변환부(133)들 중 수평편파 형태의 수신신호를 처리하는 디지털 변환부(133)들과 연결될 수 있다. 제1 원형편파 형성부(134)는 수평편파 형태의 수신신호들로부터 좌선회 원형편파를 형성할 수 있다. 따라서, 제1 원형편파 형성부(134)가 형성한 좌선회 원형편파를 이용하여 우주에서 제1 방향(또는, 수평방향이나 동서방향)의 궤도를 따라 이동하는 우주물체를 탐지할 수 있다.The first circular
제2 원형편파 형성부(135)는 디지털 변환부(133)들 중 제1 원형편파 형성부(134)와 연결되지 않은 다른 일부로부터 수신신호를 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 상세하게는 제2 원형편파 형성부(135)가 디지털 변환부(133)들 중 수직편파 형태의 수신신호를 처리하는 디지털 변환부(133)들과 연결될 수 있다. 제2 원형편파 형성부(135)는 수직편파 형태의 수신신호들로부터 우선회 원형편파를 형성할 수 있다. 따라서, 제2 원형편파 형성부(135)가 형성한 우선회 원형편파를 이용하여 우주에서 제1 방향과 다른 제2 방향(또는, 수직방향이나 남북방향)의 궤도를 따라 이동하는 우주물체를 탐지할 수 있다.The second circular
지연기(140)는 송신기(120)가 송신하려는 송신신호들 사이에 시간지연을 발생시키고, 송신신호들 사이의 시간지연에 맞추어 수신기(130)가 처리하는 수신신호들 사이에 시간지연을 발생시킬 수 있다. 지연기(140)는 송신기(120)와 수신기(130) 각각으로 동작을 제어하는 클럭신호들을 전달할 수 있게 연결될 수 있다. 지연기(140)는 클럭신호들 사이에 선택적으로 시간지연을 발생시키도록 서로 직렬로 연결되는 복수개의 시간지연부를 구비할 수 있다. 따라서, 지연기(140)는 클럭신호들 사이의 발생시킬 시간지연을 정밀하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 지연기(140)는 도 4와 같이 클럭신호 생성부(141), 제1 시간지연부(142), 및 제2 시간지연부(143)를 포함할 수 있다.The
클럭신호 생성부(141)는 클럭신호들을 생성할 수 있다. 클럭신호는 주기적으로 발생하는 클럭의 펄스들을 포함할 수 있다.The
제1 시간지연부(142)는 클럭신호 생성부(141)로부터 클럭신호들을 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 제1 시간지연부(142)는 클럭신호 생성부(141)에서 전달된 클럭신호들 사이에 선택적으로 제1 시간단위로 시간지연을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 시간지연부(142)는 프로그래머블 카운터(Programmable Counter)를 구비할 수 있고, 2나노초(ns: Nano Second) 이상 내지 0.5나노초 이하 간격으로 시간지연을 발생시킬 수 있다.The first
제2 시간지연부(143)는 제1 시간지연부(142)로부터 클럭신호들을 전달받을 수 있게 연결될 수 있다. 제2 시간지연부(143)는 제1 시간지연부(142)에서 전달된 클럭신호들 사이에 선택적으로 제1 시간단위보다 짧은 제2 시간단위로 시간지연을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 시간지연부(143)는 탭 지연라인(Tapped delay line)을 구비할 수 있고, 200피코초(ps: Pico Second) 이상 내지 50피코초 이하 간격으로 시간지연을 발생시킬 수 있다. 따라서, 제1 시간지연부(142)로 1나노초 단위의 시간지연을 발생시키고, 제2 시간지연부(143)로 100피코초 단위의 시간지연을 발생시켜, 클럭신호들 사이에 원하는 시간지연을 정밀하게 발생시킬 수 있다. 제2 시간지연부(143)를 통과한 클럭신호들은 송신기(120)의 아날로그 변환부(122) 또는 수신기(130)의 디지털 변환부(133)로 전달되어 아날로그 변환부(122)와 디지털 변환부(133)의 동작을 제어할 수 있다.The second
이때, 지연기(140)는 제3 시간지연부(144)를 더 포함할 수도 있다. 제3 시간지연부(144)는 제2 시간지연부(143)에서 전달된 클럭신호들 사이에 선택적으로 제2 시간단위보다 짧은 제3 시간단위로 시간지연을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 시간지연부(144)는 디지털 지연소자(Digital Time Delay)를 구비할 수 있고, 5피코초 이상 내지 1피코초 이하 간격으로 시간지연을 발생시킬 수 있다. 따라서, 제1 시간지연부(142)와 제2 시간지연부(143)를 통과한 클럭신호들 사이에 3피코초 단위의 시간지연을 추가로 발생시켜, 클럭신호들 사이에 원하는 시간지연을 더욱 정밀하게 발생시킬 수 있다. 제3 시간지연부(144)가 구비되는 경우, 제3 시간지연부(144)를 통과한 클럭신호들은 송신기(120)의 아날로그 변환부(122) 또는 수신기(130)의 디지털 변환부(133)로 전달되어 아날로그 변환부(122)와 디지털 변환부(133)의 동작을 제어할 수 있다. 제1 시간지연부(142), 제2 시간지연부(143), 및 제3 시간지연부(144)가 구비되는 경우, 구현되는 시간지연의 값은 아래의 계산식으로 계산될 수 있다.At this time, the
계산식: td = n·△t1 + m·△t2 + k·△t3 Calculation formula: t d = n·△t 1 + m·△t 2 + k·△t 3
여기서 td는 제1 시간지연부, 제2 시간지연부, 및 제3 시간지연부가 발생시킨 시간지연의 총 합이고, n은 제1 시간지연부가 시간지연을 발생시키는 정도를 설정하기 위해 제1 시간지연부에 입력되는 0을 포함하는 자연수이고, △t1는 제1 시간단위이고, m은 제2 시간지연부가 시간지연을 발생시키는 정도를 설정하기 위해 제2 시간지연부에 입력되는 0을 포함하는 자연수이고, △t2는 제2 시간단위이고, k는 제3 시간지연부가 시간지연을 발생시키는 정도를 설정하기 위해 제3 시간지연부에 입력되는 0을 포함하는 자연수이고, △t3는 제3 시간단위이다. n, m, 및 k의 값은 운용자에 의해 설정될 수 있다. 따라서, 3가지 시간단위로 시간지연을 발생시키는 정도를 정밀하게 설정할 수 있기 때문에, 원하는 시간지연을 정확하게 발생시킬 수 있다.Here, t d is the total sum of the time delays generated by the first time delay unit, the second time delay unit, and the third time delay unit, and n is the first time delay unit to set the degree to which the first time delay unit generates the time delay. It is a natural number including 0 input to the time delay unit, △t 1 is the first time unit, and m is 0 input to the second time delay unit to set the degree to which the second time delay unit generates time delay. is a natural number containing, △t 2 is the second time unit, k is a natural number including 0 input to the third time delay unit to set the degree to which the third time delay unit generates time delay, and △t 3 is the third time unit. The values of n, m, and k can be set by the operator. Therefore, since the degree of generating time delay can be precisely set in three time units, the desired time delay can be accurately generated.
한편, 도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하여 우주감시 레이다(100)가 송신신호를 송신하는 과정을 설명하기로 한다. 우선, 송신신호 생성부(121)로 디지털 형태의 송신신호들을 생성한다. 송신신호들은 아날로그 변환부(122)로 전달되어 아날로그 형태로 변환된다. 이때, 아날로그 변환부(122)의 동작을 제어하는 클럭신호들이 아날로그 변환부(122)로 전달될 수 있다. 클럭신호들은 클럭신호 생성부(141)에서 생성되고, 서로 직렬로 연결되는 시간지연부들을 통과하여 아날로그 변환부(122)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 클럭신호들은 제1 클럭신호, 제1 시간지연부(142)에서 발생시킨 제1 시간지연만큼 제1 클럭신호와 시간지연을 가지는 제2 클럭신호, 제2 시간지연부(143)에서 발생시킨 제2 시간지연만큼 제2 클럭신호와 시간지연을 가지는 제3 클럭신호, 및 제3 시간지연부(144)에서 발생시킨 제3 시간지연만큼 제3 클럭신호와 시간지연을 가지는 제4 클럭신호를 포함할 수 있다. 따라서, 아날로그 변환부(122)가 클럭신호들을 기반으로 동작하면서 제1 송신신호, 제1 송신신호와 제1 시간지연을 가지는 제2 송신신호, 제2 송신신호와 제2 시간지연을 가지는 제3 송신신호, 및 제3 송신신호와 제3 시간지연을 가지는 제4 송신신호가 생성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 클럭신호들 사이에 발생시키는 시간지연은 다양하게 설정될 수 있다.Meanwhile, the process by which the
그 다음, 송신신호들은 시간지연만큼 순차적으로 제1 송신믹서(123)와 제2 송신믹서(124)로 전달된다. 제1 송신믹서(123)와 제2 송신믹서(124)는 각각 제1 국부발진신호와 제2 국부발진신호를 전달받은 송신신호들에 믹싱하여 고주파 대역으로 변조할 수 있다.Next, the transmission signals are sequentially delivered to the
그 다음, 위상제어부(125)는 안테나(110)에 구비되는 안테나소자(111)의 위상을 제어하여 송신신호가 정해진 방향으로 송신되게 설정할 수 있다. 이에, 빔을 조향하면서 송신신호들이 시간지연에 따라 순차적으로 안테나(110)를 통해 송신될 수 있다. 예를 들어, 남에서 북으로 빔을 조향하면서 상공으로 송신신호를 순차적으로 송신할 수 있다. 이때, 송신신호를 안테나(110)를 통해 송신하기 전에, 송신신호의 송신전력을 전력증폭부(126)로 증가시킬 수 있다. 따라서, 송신신호가 원거리에 위치한 우주물체까지 안정적으로 송신될 수 있다.Next, the
한편, 도 1, 도 3, 및 도 4를 참조하여 우주감시 레이다(100)가 수신신호를 수신하는 과정을 설명하기로 한다. 우선, 우주물체에서 반사된 수신신호들이 안테나(110)로 수신되고, 안테나(110)는 수신신호들을 수신기(130)에 전달할 수 있다. 상세하게는, 안테나(110)의 안테나소자(111) 별로 수신신호를 수직편파 및 수평편파 형태로 각각 수신하여 수신기(130)에 전달할 수 있다.Meanwhile, the process by which the
그 다음, 수신기(130)의 저잡음증폭부(131)에서 수신신호의 잡음을 억제하면서 수신신호를 증폭시킬 수 있다. 저잡음증폭부(131)를 통과한 수신신호는 수신믹서(132)에서 국부발진신호와 믹싱되어 중간주파수 대역 또는 기저 대역으로 변환될 수 있다.Next, the
그 다음, 수신신호들은 디지털 변환부(133)로 전달되어 디지털 형태로 변환된다. 이때, 디지털 변환부(133)의 동작을 제어하는 클럭신호들이 디지털 변환부(133)로 전달될 수 있다. 클럭신호들은 클럭신호 생성부(141)에서 생성되고, 서로 직렬로 연결되는 시간지연부들을 통과하여 디지털 변환부(133)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 아날로그 변환부(122)에 전달된 클럭신호들에 맞추어진 클럭신호들이 디지털 변환부(133)로 전달될 수 있다. 따라서, 디지털 변환부(133)가 클럭신호들을 기반으로 동작하면서, 송신신호들 사이에 발생한 시간지연에 맞추어 수신신호들이 수신된 순서에 따라 차등적으로 시간지연을 발생시킬 수 있다. 즉, 송신신호들 사이에 발생시킨 시간지연에 맞추어 수신신호들 사이에 시간지연이 발생할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 클럭신호들 사이에 발생시키는 시간지연은 다양하게 설정될 수 있다.Next, the received signals are transmitted to the
그 다음, 제1 원형편파 형성부(134)에서 수평편파 형태의 수신신호들을 전달받아 좌선회 원형편파를 형성하고, 제2 원형편파 형성부(135)에서 수직편파 형태의 수신신호들을 전달받아 우선회 원형편파를 형성할 수 있다. 따라서, 좌선회 원형편파를 이용하여 우주에서 제1 방향(또는, 수평방향이나 동서방향)의 궤도를 따라 이동하는 우주물체를 탐지하고, 우선회 원형편파를 이용하여 우주에서 제2 방향(또는, 수직방향이나 남북방향)의 궤도를 따라 이동하는 우주물체를 탐지할 수 있다. 이에, 다양한 방향의 궤도를 따라 이동하는 우주물체를 용이하게 탐지하고 추적할 수 있다.Next, the received signals in the form of horizontal polarization are received from the first circular
이처럼 송신신호들 사이에 시간지연을 정밀하게 발생시키고, 송신신호들 사이의 시간지연에 맞추어 수신신호들에 시간지연을 발생시켜 광대역 신호를 사용하면서 발생하는 시간지연을 용이하게 보상해 줄 수 있다. 따라서, 시간지연으로 인한 신호손실을 감소시킬 수 있다. 이에, 초대형 우주감시 레이다에서 안정적으로 신호를 처리할 수 있다.In this way, the time delay that occurs when using a wideband signal can be easily compensated for by precisely generating a time delay between the transmission signals and by generating a time delay in the reception signals according to the time delay between the transmission signals. Therefore, signal loss due to time delay can be reduced. Accordingly, signals can be processed stably from a very large space surveillance radar.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하며, 실시 예들 간에 다양한 조합도 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As such, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention, and various combinations between the embodiments are also possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the claims described below as well as equivalents to these claims.
100: 우주감시 레이다 110: 안테나
120: 송신기 130: 수신기
140: 지연기 141: 클럭신호 생성부
142: 제1 시간지연부 143: 제2 시간지연부
144: 제3 시간지연부100: Space surveillance radar 110: Antenna
120: Transmitter 130: Receiver
140: delayer 141: clock signal generator
142: first time delay unit 143: second time delay unit
144: Third time delay unit
Claims (8)
복수개의 안테나소자를 구비하는 안테나;
상기 안테나를 통해 빔을 조향하면서 송신신호들을 송신하기 위한 송신기;
상기 안테나를 통해 수신되는 수신신호들을 처리하기 위한 수신기;
상기 송신기가 송신하려는 송신신호들 사이에 시간지연을 발생시키고, 상기 송신신호들 사이의 시간지연에 맞추어 상기 수신기가 처리하는 수신신호들 사이에 시간지연을 발생시키기 위한 지연기;를 포함하고,
상기 안테나, 상기 송신기, 및 상기 수신기 각각은 복수개가 구비되어 서로 다른 주파수 대역의 채널들이 각각 할당되고,
상기 지연기는 상기 채널별로 시간지연을 발생시키도록 복수개가 구비되는 우주감시 레이다.As a space surveillance radar that monitors space and identifies space objects,
An antenna having a plurality of antenna elements;
a transmitter for transmitting transmission signals while steering a beam through the antenna;
a receiver for processing received signals received through the antenna;
A delay device for generating a time delay between transmission signals to be transmitted by the transmitter, and a delay device for generating a time delay between received signals processed by the receiver in accordance with the time delay between the transmission signals,
The antenna, the transmitter, and the receiver each have a plurality and are respectively assigned channels of different frequency bands,
The delay device is a space surveillance radar provided with a plurality of delay devices to generate a time delay for each channel.
상기 지연기는,
상기 송신기 및 상기 수신기의 동작을 제어하는 클럭신호들 사이에 선택적으로 시간지연을 발생시키도록 서로 직렬로 연결되는 복수개의 시간지연부를 포함하는 우주감시 레이다.In claim 1,
The delay period is,
A space surveillance radar including a plurality of time delay units connected in series to selectively generate a time delay between clock signals that control the operation of the transmitter and the receiver.
상기 지연기는,
클럭신호들을 생성하기 위한 클럭신호 생성부;
상기 클럭신호 생성부에서 전달된 클럭신호들 사이에 제1 시간단위로 시간지연을 발생시키기 위한 제1 시간지연부; 및
상기 제1 시간지연부를 통과한 클럭신호들 사이에 상기 제1 시간단위보다 짧은 제2 시간단위로 시간지연을 발생시키기 위한 제2 시간지연부;를 포함하는 우주감시 레이다.In claim 2,
The delay period is,
A clock signal generator for generating clock signals;
a first time delay unit for generating a time delay in a first time unit between clock signals transmitted from the clock signal generator; and
A space surveillance radar including a second time delay unit for generating a time delay between the clock signals that have passed the first time delay unit in a second time unit shorter than the first time unit.
상기 지연기는,
상기 제2 시간지연부를 통과한 클럭신호들 사이에 상기 제2 시간단위보다 짧은 제3 시간단위로 시간지연을 발생시키기 위한 제3 시간지연부를 더 포함하는 우주감시 레이다.In claim 3,
The delay period is,
The space surveillance radar further includes a third time delay unit for generating a time delay in a third time unit shorter than the second time unit between the clock signals that have passed the second time delay unit.
상기 제1 시간지연부는 2나노초 이상 내지 0.5나노초 이하 간격으로 시간지연을 발생시키고, 상기 제2 시간지연부는 200피코초 이상 내지 50피코초 이하 간격으로 시간지연을 발생시키고, 상기 제3 시간지연 발생부는 5피코초 이상 내지 1피코초 이하 간격으로 시간지연을 발생시키는 우주감시 레이다.In claim 4,
The first time delay unit generates a time delay at intervals of 2 nanoseconds or more and 0.5 nanoseconds or less, the second time delay unit generates a time delay at intervals of 200 picoseconds or more and 50 picoseconds or less, and the third time delay occurs. It is a space surveillance radar that generates time delays at intervals of 5 picoseconds or more to 1 picosecond or less.
상기 안테나는,
송신신호를 원형편파 형태로 송신하고, 수신신호를 수직편파 및 수평편파 형태로 각각 수신 가능한 우주감시 레이다.The method according to any one of claims 1 to 5,
The antenna is,
It is a space surveillance radar that can transmit signals in the form of circular polarization and receive signals in the form of vertical and horizontal polarization, respectively.
상기 수신기는,
상기 수평편파 형태의 수신신호를 처리하여 우주에서 제1 방향의 궤도를 따라 이동하는 우주물체를 탐지하고, 상기 수직편파 형태의 수신신호를 처리하여 상기 제1 방향과 다른 제2 방향의 궤도를 따라 이동하는 우주물체를 탐지 가능한 우주감시 레이다.In claim 7,
The receiver is,
The reception signal in the horizontal polarization form is processed to detect a space object moving along an orbit in a first direction in space, and the vertical polarization form reception signal is processed to follow an orbit in a second direction different from the first direction. A space surveillance radar that can detect moving space objects.
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KR1020230055688A KR102598885B1 (en) | 2023-04-27 | 2023-04-27 | Space surveillance radar for transmitting and receiving wideband signal by using phase array antenna |
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KR1020230055688A KR102598885B1 (en) | 2023-04-27 | 2023-04-27 | Space surveillance radar for transmitting and receiving wideband signal by using phase array antenna |
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