KR20090087219A - 레이더 시스템의 ｒｆ 신호 송수신 장치 및 그 방법 - Google Patents

레이더 시스템의 ｒｆ 신호 송수신 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

레이더 시스템의 RF 신호(radio frequency signal) 송수신 장치를 제공한다. 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치는 첩 신호(chirp signal)를 일정 주기로 생성하는 신호원, 상기 첩 신호를 상기 주기에 따라 다른 RF 서브밴드(radio frequency subband)로 상향 변환(up convert)하여 송신 RF 첩 신호를 생성하는 RF 송신부 및 상기 송신 RF 첩 신호에 대응하는 수신 RF 첩 신호를 하향 변환(down convert)하는 RF 수신부를 포함한다. 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치의 구조를 단순화하면서, 첩 신호의 대역폭(bandwidth)을 확장할 수 있다.
Figure P1020080012527
레이더, 첩 신호, RF 송신부, RF 수신부, 대역폭

Description

레이더 시스템의 ＲＦ 신호 송수신 장치 및 그 방법{RF SIGNAL TRANSCEIVER IN RADAR SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 레이더 시스템의 RF(radio frequency) 신호 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 첩 신호(chirp signal)의 대역폭(bandwidth)을 확장하는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
레이더 시스템은 전자파를 목표물(target)을 향해서 발사해 그 반사파로부터 목표물까지의 거리 또는 목표물의 형상을 탐지하는 장치가다. 레이더 시스템은 분해능(resolution)이 중요하다. 분해능은 거리분해능(range resolution) 및 방위분해능(azimuth resolution)으로 구분된다. 거리분해능은 동일 방향에 있는 2개의 근접한 목표물을 구별하여 확인할 수 있는 최소 거리 차이고, 방위분해능은 동일 거리에 있는 2개의 근접한 목표물을 구별하여 확인할 수 있는 최소 방위이다. 일반적인 레이더 시스템의 방위 분해능은 안테나 방위방향 길이의 반으로, 실제 안테나의 크기를 고려한다면 방위 분해능은 거리분해능에 비해 높다. 그러므로 레이더 시스템의 분해능을 높인다는 의미는 거리분해능을 높이는 것과 같은 의미를 지닌다.
레이더 시스템의 분해능은 민수용보다 군수용에 있어서 더 중요하다. 군수용 레이더 시스템의 경우, 표적 식별이 가능한 수준의 데이터를 얻기 위해 1m 이하의 분해능이 필요하다. 과거 운용되던 레이더 시스템은 분해능이 수 ~ 수십m 급이고, 대역폭이 수십MHz이다. 최근 추세의 레이더 시스템은 분해능이 1m 이하의 고분해능 시스템으로, 대역폭이 200MHz 이상인 광대역폭을 필요로 한다. 이러한 광대역 시스템을 제작하기 위해서는 RF 신호를 생성하여 송신하는 RF 송신부 및 RF 신호를 수신하는 RF 수신부를 포함하는 RF 신호 송수신 장치가 광대역폭에서 동작이 가능하여야 한다.
일반적으로 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치는 첩 신호(chirp signal)를 사용한다. 첩 신호는 주기에 따라 주파수가 증가하는 신호이다. 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치는 거리분해능을 높이기 위해서는 첩 신호의 대역폭을 증가시켜야한다. 하지만 광대역 첩 신호를 송신 또는 수신하기 위해서는, RF 송신부는 광대역 첩 신호를 생산할 수 있고, RF 수신부는 광대역 첩 신호를 수신할 수 있어야 한다. 또한 레이더 시스템은 광대역 아날로그 디지털 변환기(ADC, analog to digital converter) 및 디지털 아날로그 변환기(DAC, digital to analog converter)가 필요하다는 문제가 있다.
따라서 효율적으로 첩 신호의 대역폭을 확장할 수 있는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치가 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 첩 신호의 대역폭을 확장하는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
일 양태에 있어서, 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치를 제공한다. 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치는 첩 신호를 일정 주기로 생성하는 신호원, 상기 첩 신호를 상기 주기에 따라 다른 RF 서브밴드(subband)로 상향 변환(up convert)하여 송신 RF 첩 신호를 생성하는 RF 송신부 및 상기 송신 RF 첩 신호에 대응하는 수신 RF 첩 신호를 하향 변환(down convert)하는 RF 수신부를 포함한다.
다른 양태에 있어서, 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 방법을 제공한다. 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 방법은 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치에서, 첩 신호를 일정 주기로 생성하는 단계, 상기 첩 신호를 상기 주기에 따라 다른 RF 서브밴드로 상향 변환하여 송신 RF 첩 신호를 생성하는 단계, 상기 송신 RF 첩 신호를 송신하는 단계, 상기 송신 RF 첩 신호에 대응하는 수신 RF 첩 신호를 수신하는 단계 및 상기 수신 RF 첩 신호를 하향 변환하는 단계를 포함한다.
첩 신호의 대역폭을 확장하는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치 및 그 방법을 제공한다. 첩 신호를 주기에 따라 다른 RF 서브밴드로 상향 변환하고, 각 RF 서브밴드로 상향 변환된 신호마다 다시 하향 변환하기 때문에, RF 서브밴드 개 수만큼 복수의 송신부 및 복수의 수신부를 사용할 필요가 없다. 즉 하나의 송신부 및 하나의 수신부를 사용할 수 있다. 따라서 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치의 구조를 단순화하면서, 첩 신호의 대역폭을 확장할 수 있다. 대역폭이 확장되면 레이더 시스템의 분해능이 증가하면서, 레이더 시스템 전체의 성능을 높일 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치의 구성 블록도이다.
도 1을 참조하면, 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치는 신호원(signal source, 100), RF 서브시스템(radio frequency subsystem, 300)을 포함한다. RF 서브시스템(300)은 RF(radio frequency) 송신부(310) 및 RF(radio frequency) 수신부(320)를 포함한다. 또한 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치는 IF 서브시스템(intermediate frequency subsystem, 200), 듀플렉서(duplexer, 400), 아날로그 디지털 변환기(ADC, analog to digital converter, 500), 호스트 프로세서(host processor, 600), 타이밍 제어부(timing controller, 700) 및 안테나(900)를 포함할 수 있다. IF 서브시스템(200)은 IF(intermediate frequency) 송신부(210) 및 IF(intermediate frequency) 수신부(220)를 포함할 수 있다. 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치는 IF 서브시스템(200)을 생략할 수도 있다.
신호원(100)은 기저대역(baseband) 신호인 송신 첩 신호(chirp signal)를 일정 주기로 생성한다. 송신 첩 신호는 주기에 따라 주파수가 증가하는 신호이다. 예를 들어, 송신 첩 신호는 주파수 fBase ,1에서부터 fBase ,2까지 대역폭이 BWBase인 기저대역 신호일 수 있다.
IF 송신부(210)는 신호원(100)에서 생성한 송신 첩 신호를 IF(intermediate frequency) 대역으로 상향 변환(up convert)하여, 송신 IF 첩 신호를 생성할 수 있다. IF 송신부(210)는 송신 첩 신호를 IF 반송 주파수(IF carrier frequency, intermediate frequency)인 fIF ,C에 실어 IF 대역으로 상향 변환할 수 있다. 예를 들어, 송신 IF 첩 신호는 주파수 fIF ,1에서부터 fIF ,2까지 대역폭이 BWIF인 IF 첩 신호일 수 있다. 이때 BWIF는 상향 변환 전의 기저대역 신호의 대역폭 BWBase와 동일하다.
RF 송신부(310)는 IF 송신부(210)에서 생성한 송신 IF 첩 신호를 주기에 따라 다른 RF 대역으로 상향 변환하여, 각각 다른 송신 RF 첩 신호를 생성한다. IF 서브시스템(200)이 생략된 경우에는, 신호원(100)에서 생성된 송신 첩 신호를 바로 송신 RF 첩 신호로 상향 변환한다.
각각의 다른 RF 대역을 RF 서브밴드(subband)라 한다. RF 서브밴드들은 서로 인접해 있어 RF 서브밴드들을 모두 합하면, 대역폭이 확장된 RF 광대역이 된다.
대역폭 확장 비율 N이 3이라면, RF 송신부(310)는 송신 IF 첩 신호를 주기에 따라 서로 다른 RF 반송 주파수(RF carrier frequency)인 fRF , C1, fRF , C2 또는 fRF , C3에 실어 RF 대역으로 상향 변환할 수 있다.
예를 들어, 제1 송신 RF 첩 신호는 RF 반송 주파수 fRF , C1에 의해 상향 변환된, 주파수 fRF ,1에서부터 fRF ,2까지의 제1 RF 서브밴드(SB1) 신호일 수 있다. 제2 송신 RF 첩 신호는 RF 반송 주파수 fRF , C2에 의해 상향 변환된, 주파수 fRF ,2에서부터 fRF,3까지의 제2 RF 서브밴드(SB2) 신호일 수 있다. 또한 제3 송신 RF 첩 신호는 RF 반송 주파수 fRF , C3에 의해 상향 변환된, 주파수 fRF ,3에서부터 fRF ,4까지의 제3 RF 서브밴드(SB3) 신호일 수 있다. 이때 각각의 RF 서브밴드(SB1, SB2, SB3)들을 모두 합쳐진 RF 광대역폭 BWRF는 주파수 fRF ,1에서부터 fRF ,4까지이다. 하나의 RF 서브밴드의 대역폭은 기저대역의 대역폭 BWBase와 같으므로, BWRF는 대역폭은 3 x BWBase가 된다. 이와 같이, 다른 RF 서브밴드들이 서로 인접하고, 주파수 대역이 낮은 RF 서브밴드의 최대 주파수를 바로 다음에 인접하는 RF 서브밴드의 최소 주파수와 일치시키면, 대역폭 확장을 최대로 할 수 있다. 대역폭 확장 비율이 N이라면, 대역폭은 최대 N x BWBase로 확장될 수 있다.
첩 신호를 주기에 따라 다른 RF 서브밴드로 상향 변환하기 때문에, RF 서브밴드 개수만큼 복수의 RF 송신부를 사용할 필요가 없다. 만일 첩 신호를 동시에 다른 RF 서브밴드로 상향 변환한다면, RF 서브밴드의 개수만큼 복수의 RF 송신부를 사용해야 한다. 본 발명의 경우, 하나의 RF 송신부를 사용하면 되기 때문에, 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치의 구조를 단순화할 수 있다.
듀플렉서(400)는 하나의 안테나(900)를 송신과 수신에 공동으로 사용하기 위한 것으로, 송신할 때에는 송신 RF 첩 신호로부터 RF 수신부(320)를 보호하고, 수신할 때에는 수신 RF 첩 신호를 RF 수신부(320)에 공급한다.
안테나(900)는 송신 RF 첩 신호를 송신한다. 송신 RF 첩 신호는 목표물(target)에서 반사되고, 잡음이 섞여 다시 안테나(900)로 수신된다. 안테나(900)가 수신한 신호를 수신 RF 첩 신호라 한다.
RF 수신부(320)는 수신 RF 첩 신호를 중간주파수 대역으로 하향 변환(down convert)하여, 수신 IF 첩 신호를 생성한다. IF 서브시스템(200)이 생략된 경우에는, RF 수신부(320)는 수신 RF 첩 신호를 바로 기저대역으로 하향 변환하여 수신 첩 신호를 생성한다.
RF 수신부(320)는 수신 RF 첩 신호에 대응하는 RF 서브밴드에 따라 서로 다른 RF 반송 주파수인 fRF , C1, fRF , C2 또는 fRF , C3를 이용하여, 수신 RF 첩 신호를 IF 대역으로 하향 변환할 수 있다.
예를 들어, 제1 RF 서브밴드(SB1)에 대응하는 제1 수신 RF 첩 신호는 RF 반송 주파수 fRF , C1을 이용하여 주파수 fIF ,1에서부터 fIF ,2까지 대역폭이 BWIF인 수신 IF 첩 신호로 하향 변환될 수 있다. 제2 RF 서브밴드(SB2)에 대응하는 제2 수신 RF 첩 신호는 RF 반송 주파수 fRF , C2를 이용하여 주파수 fIF ,1에서부터 fIF ,2까지 대역폭이 BWIF인 수신 IF 첩 신호로 하향 변환될 수 있다. 또한 제3 RF 서브밴드(SB3)에 대응 하는 제3 수신 RF 첩 신호는 RF 반송 주파수 fRF , C3을 이용하여 주파수 fIF ,1에서부터 fIF,2까지 대역폭이 BWIF인 수신 IF 첩 신호로 하향 변환될 수 있다.
다른 RF 서브밴드에 해당하는 수신 RF 첩 신호를 주기에 따라 하향 변환하기 때문에, RF 서브밴드 개수만큼 복수의 RF 수신부를 사용할 필요가 없다. 만일 다른 RF 서브밴드에 해당하는 첩 신호들을 동시에 IF 대역으로 하향 변환한다면, RF 서브밴드의 개수만큼 복수의 RF 수신부를 사용해야 한다. 본 발명의 경우, 하나의 RF 수신부를 사용하면 되기 때문에, 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치의 구조를 단순화할 수 있다.
IF 수신부(220)는 수신 IF 첩 신호를 기저대역으로 하향 변환하여, 수신 첩 신호를 생성한다. IF 수신부(220)는 IF 반송 주파수인 fIF ,C를 이용하여, 수신 IF 첩 신호를 기저대역으로 하향 변환할 수 있다. 예를 들어, 수신 첩 신호는 주파수 fBase,1에서부터 fBase ,2까지 대역폭이 BWBase인 기저대역 신호일 수 있다.
아날로그 디지털 변환기(500)는 아날로그 신호인 수신 첩 신호를 디지털 신호인 디지털 첩 신호로 변환한다.
호스트 프로세서(600)는 디지털 첩 신호를 처리하여, 목표물의 존재나 목표물과의 거리 등을 알아낸다. 그리고 호스트 프로세서(600)는 타이밍 제어부(700)에 타이밍에 관한 정보를 제공한다. 또한 호스트 프로세서(600)는 신호원(100)과 연결되어, 신호원(100)을 제어하거나, 신호원(100)이 생성하는 송신 첩 신호에 대한 정보를 전달받을 수 있다.
타이밍 제어부(700)는 타이밍 제어 신호를 생성한다. 생성된 타이밍 제어 신호는 신호원(100), RF 서브시스템(300) 및 아날로그 디지털 변환기(500) 등에 전달되어 첩 신호의 생성 주기, 상향 변환 및 하향 변환 등의 타이밍을 제어한다. 타이밍 제어부(700)는 FPGA(field-programmable gate array) 등의 소자를 사용하여 타이밍 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 2는 RF 송신부의 구성 블록도이다.
도 2를 참조하면, RF 송신부(310)는 복수의 송신부 로컬 오실레이터(LO, local oscillator, 311), LO 스위치(local oscillator switch, 312), 송신부 믹서(mixer, 313), 필터 스위치(314), 복수의 송신부 대역통과필터(BPF, band pass filter, 315)를 포함한다. 또한 RF 송신부(310)는 전력 합성기(power combiner, 316), 증폭기(amplifier, 317) 등을 포함할 수 있다. LO 스위치와 필터 스위치는 하나의 송신부 스위치로 구현할 수도 있다. 도 2는 대역폭 확장 비율이 N인 경우를 도시한 것으로, N개의 송신부 로컬 오실레이터(311-1, 311-2, ... , 311-N) 및 N개의 송신부 대역통과필터(315-1, 315-2, ... , 315-N)를 사용한다. RF 송신부는 복수의 송신부 로컬 오실레이터, 믹서, 복수의 송신부 대역통과필터 및 송신부 스위치를 사용함으로써, RF 서브밴드 개수만큼 복수의 RF 송신부를 사용할 필요가 없다. 하나의 RF 송신부를 사용하면 되기 때문에, 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치의 구조를 단순화할 수 있다.
복수의 송신부 로컬 오실레이터(311) 각각은 각각 다른 RF 서브밴드에 대응하는 특정 발진 주파수 신호를 생성한다. 제1 로컬 오실레이터(311-1), 제2 로컬 오실레이터(311-2), ... , 제N 로컬 오실레이터(311-N)는 각각 제1 RF 서브밴드, 제2 RF 서브밴드, ..., 제N RF 서브밴드에 대응하는 발진 주파수 신호를 생성한다. 예를 들어, 제2 로컬 오실레이터(311-2)는 제2 RF 서브밴드(SB2) 신호인 제2 송신 RF 첩 신호를 생성하기 위해, RF 반송 주파수 fRF,C2에 대응하는 발진 주파수를 생성할 수 있다.
LO 스위치(312)는 타이밍 제어부(700)에서 타이밍 제어 신호를 전달받아, 상기 타이밍 제어 신호를 이용하여 복수의 송신부 로컬 오실레이터(311) 중 1개의 로컬 오실레이터를 선택하여 송신부 믹서(313)에 연결한다. 예를 들어, N이 3인 경우, LO 스위치(312)는 SP3T(single pole triple throw) 스위치를 사용할 수 있다.
송신부 믹서(313)는 IF 송신부(210)에서 생성된 송신 IF 첩 신호와 송신부 로컬 오실레이터(311)에서 생성된 발진 주파수 신호를 합성하여, 송신 IF 첩 신호를 RF 서브밴드로 상향 변환한다.
필터 스위치(314)는 타이밍 제어부(700)에서 타이밍 제어 신호를 전달받아, 상기 타이밍 제어 신호를 이용하여 복수의 대역통과필터(315) 중 1개의 대역통과필터를 선택하여 믹서(313)에 연결한다. 필터 스위치(314)는 LO 스위치(312)와 동일한 타이밍 제어 신호를 사용한다. 따라서 필터 스위치(314)는 LO 스위치(312)가 선택한 로컬 오실레이터의 발진 주파수에 대응하는 중심 주파수를 가진 대역통과필터를 선택한다. 예를 들어, LO 스위치(312)가 믹서(313)와 제2 로컬 오실레이터(311-2)를 연결하면, 필터 스위치(314)는 믹서(313)와 제2 대역통과필터(315-2)를 연결 한다. 예를 들어, N이 3인 경우, 필터 스위치(314)는 SP3T(single pole triple throw) 스위치를 사용할 수 있다.
송신부 대역통과필터(315)는 RF 첩 신호를 필터링하여, 불필요한 주파수 출력성분을 제거한다. 각 송신부 대역통과필터(315)의 통과대역은 각 RF 서브밴드와 매치되도록 설계한다. 예를 들어, 제2 대역통과필터(315-2)의 통과대역은 제2 RF 서브밴드와 매치될 것이다.
전력 합성기(316)는 각 송신부 대역통과필터(315-1, 315-2, ... , 315-N)를 통과한 RF 첩 신호들을 더한다.
증폭기(317)는 전력 합성기(316)를 통과한 RF 첩 신호를 증폭하여 송신 RF 첩 신호로 변환한다. 송신 RF 첩 신호는 안테나(900)를 통해 송신된다.
도 3은 RF 수신부의 구성 블록도이다.
도 3을 참조하면, RF 수신부(320)는 필터 스위치(322), 복수의 수신부 대역통과필터(BPF, 323), 복수의 수신부 로컬 오실레이터(LO, 325), LO 스위치(326) 및 수신부 믹서(327)를 포함한다. LO 스위치와 필터 스위치는 하나의 수신부 스위치로 구현할 수도 있다. 또한 RF 수신부(320)는 저잡음 증폭기(LNA, Low Noise Amplifier, 321), 전력 합성기(324) 등을 포함할 수 있다. 도 3은 대역폭 확장 비율이 N인 경우를 도시한 것으로, N개의 수신부 대역통과필터(323-1, 323-2, ... , 323-N) 및 N개의 수신부 로컬 오실레이터(325-1, 325-2, ... , 325-N)를 사용한다. RF 수신부는 복수의 수신부 로컬 오실레이터, 수신부 믹서, 복수의 수신부 대역통과필터 및 수신부 스위치를 사용함으로써, RF 서브밴드 개수만큼 복수의 RF 수신부 를 사용할 필요가 없다. 하나의 RF 수신부를 사용하면 되기 때문에, 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치의 구조를 단순화할 수 있다.
저잡음 증폭기(321)는 목표물(target)에서 반사되어 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치에 수신된 수신 신호의 잡음의 증폭을 억제하면서, 신호를 증폭하여 수신 RF 첩 신호를 출력한다.
필터 스위치(322)는 타이밍 제어부(700)에서 타이밍 제어 신호를 전달받아, 상기 타이밍 제어 신호를 이용하여 복수의 수신부 대역통과필터(323) 중 수신 RF 첩 신호에 대응하는 RF 서브밴드와 매치되는 수신부 대역통과필터를 선택한다. 예를 들어, N이 3인 경우, 필터 스위치(322)는 SP3T(single pole triple throw) 스위치를 사용할 수 있다.
수신부 대역통과필터(323)는 수신 RF 첩 신호를 필터링하여, 불필요한 주파수 출력성분을 제거한다. 각 수신부 대역통과필터(323)의 통과대역은 각 RF 서브밴드와 매치되도록 설계한다. 예를 들어, 제2 대역통과필터(323-2)의 통과대역은 제2 RF 서브밴드와 매치될 것이다.
전력 합성기(324)는 각 대역통과필터(323)를 통과한 수신 RF 첩 신호들을 더한다.
수신부 로컬 오실레이터(325)는 특정 발진 주파수 신호를 생성한다. 제1 로컬 오실레이터(311-1), 제2 로컬 오실레이터(311-2), ... , 제N 로컬 오실레이터(311-N)는 각각 다른 발진 주파수 신호를 생성한다. 각 로컬 오실레이터(325)는 각 RF 서브밴드에 대응하는 발진 주파수를 생성한다. 예를 들어, 제2 로컬 오실레 이터(311-2)는 제2 RF 서브밴드(SB2) 신호인 제2 수신 RF 첩 신호를 하향 변환하기 위해, RF 반송 주파수 fRF , C2에 대응하는 발진 주파수를 생성할 수 있다.
LO 스위치(326)는 타이밍 제어부(700)에서 타이밍 제어 신호를 전달받아, 상기 타이밍 제어 신호를 이용하여 복수의 수신부 로컬 오실레이터(326) 중 1개의 로컬 오실레이터를 선택하여 수신부 믹서(327)에 연결한다. 예를 들어, N이 3인 경우, LO 스위치(326)는 SP3T(single pole triple throw) 스위치를 사용할 수 있다. LO 스위치(326)는 필터 스위치(322)와 동일한 타이밍 제어 신호를 사용한다. 따라서 LO 스위치(326)는 필터 스위치(322)가 선택한 수신부 대역통과필터의 통과 대역에 대응하는 발진 주파수를 가진 수신부 로컬 오실레이터를 선택한다. 예를 들어, 필터 스위치(322)가 제2 대역통과필터(315-2)를 선택하면, LO 스위치(326)는 믹서(327)와 제2 로컬 오실레이터(325-2)를 연결한다. 예를 들어, N이 3인 경우, LO 스위치(326)는 SP3T(single pole triple throw) 스위치를 사용할 수 있다.
수신부 믹서(327)는 전력 합성기(324)를 통과한 수신 RF 첩 신호와 수신부 로컬 오실레이터(325)에서 생성된 발진 주파수 신호를 합성하여, 수신 RF 첩 신호를 IF 첩 신호로 하향 변환한다. 하향 변환된 수신 IF 첩 신호는 IF 수신부(220)로 입력된다.
도 4는 주파수 영역에서 신호의 변환을 설명하기 위한 것이다. (가)는 기저대역, (나)는 IF 대역, (다)는 RF 대역을 나타낸다.
도 4를 참조하면, x축은 주파수(f), y축은 전력(power)을 나타낸다. 도 4는 대역폭 확장 비율 N이 3인 경우를 도시한 것이다.
(가)에서 도시된 기저대역 신호는 신호원(100, 도 1 참조)이 생성한 송신 첩 신호일 수 있다. 또한 기저대역 신호는 IF 수신부(220, 도 1 참조)가 수신 IF 첩 신호를 하향 변환한 수신 첩 신호일 수 있다.
(나)에서 도시된 IF 첩 신호는 IF 송신부(210, 도 1 참조)가 송신 첩 신호를 IF 대역으로 상향 변환한 송신 IF 첩 신호일 수 있다. 또한 IF 첩 신호는 RF 수신부(320, 도 1 참조)가 각각의 수신 RF 첩 신호를 주기에 따라 다른 RF 반송 주파수(fRF , C1, fRF , C2 또는 fRF , C3)를 이용하여 하향 변환한 수신 IF 첩 신호 일 수 있다.
(다)에서 도시된 각각의 RF 서브밴드(SB1, SB2, SB3) 신호는 RF 송신부(310, 도 1 참조)가 송신 IF 첩 신호를 주기에 따라 다른 RF 반송 주파수(fRF , C1, fRF , C2 또는 fRF , C3)를 이용하여 상향 변환한 송신 RF 첩 신호일 수 있다. 또한 각각의 RF 서브밴드(SB1, SB2, SB3) 신호는 안테나(900, 도 1 참조)를 통해 수신한 수신 RF 첩 신호일 수 있다. (다)에서 도시된 바와 같이, 각각의 RF 서브밴드(SB1, SB2, SB3)가 합쳐져 대역폭이 확장되어, RF 광대역폭 BWRF는 3 x BWBase로 확장되었음을 알 수 있다.
도 5는 주파수 영역 및 시간 영역에서 신호의 변환을 설명하기 위한 것이다. 도 5를 참조하면, x축은 시간(t), y축은 주파수(f)를 나타낸다. 도 5는 대역폭 확장 비율 N이 3인 경우를 도시한 것이다.
제1 펄스 주기(0~Tp) 동안, 신호원(100, 도 1 참조) 펄스폭이 τp인 기저대역 신호인 송신 첩 신호를 생성하고, IF 송신부(210, 도 1 참조)는 송신 첩 신호를 송신 IF 첩 신호로 상향 변환한다. RF 송신부(310, 도 1 참조)는 송신 IF 첩 신호를 제1 서브밴드(SB1)에 대응하는 제1 송신 RF 첩 신호로 상향 변환한다. 제1 송신 RF 첩 신호는 안테나(900, 도 1 참조)를 통해 송신되고, 다시 안테나(900)를 통해 제1 서브밴드(SB1)에 대응하는 제1 수신 RF 첩 신호로 수신된다.
RF 수신부(320, 도 1 참조)는 제1 수신 RF 대역 신호를 수신 IF 첩 신호로 하향 변환한다. IF 수신부(220, 도 1 참조)는 수신 IF 첩 신호를 기저대역 신호인 수신 첩 신호로 하향 변환한다. 하향 변환이 완료하면 주기가 끝나고, 다른 주기가 시작된다.
제1 펄스 주기가 끝난 후, 제2 펄스 주기(Tp~2Tp) 동안, 신호원(100)은 펄스폭이 τp인 기저대역 신호인 송신 첩 신호를 생성한다. 이는 한 주기의 첩 신호의 송신 및 수신이 완전히 끝난 후에 다음 주기의 첩 신호를 송신하는 것을 의미한다. IF 송신부(210)는 송신 첩 신호를 송신 IF 첩 신호로 상향 변환한다. RF 송신부(310)는 송신 IF 첩 신호를 제2 서브밴드(SB2)에 대응하는 제2 송신 RF 첩 신호로 상향 변환한다. 제2 송신 RF 첩 신호는 안테나(900)를 통해 송신되고, 다시 안테나(900)를 통해 제2 서브밴드(SB2)에 대응하는 제2 수신 RF 첩 신호로 수신된다.
RF 수신부(320)는 제2 수신 RF 대역 신호를 수신 IF 첩 신호로 하향 변환한다. IF 수신부(220)는 수신 IF 첩 신호를 기저대역 신호인 수신 첩 신호로 하향 변 환한다.
제2 펄스 주기가 끝난 후, 제3 펄스 주가(2Tp~3Tp) 동안, 신호원(100)은 펄스폭이 τp인 기저대역 신호인 송신 첩 신호를 생성한다. IF 송신부(210)는 송신 첩 신호를 송신 IF 첩 신호로 상향 변환한다. RF 송신부(310)는 송신 IF 첩 신호를 제3 서브밴드(SB3)에 대응하는 제3 송신 RF 첩 신호로 상향 변환한다. 제3 송신 RF 첩 신호는 안테나(900)를 통해 송신되고, 다시 안테나(900)를 통해 제3 서브밴드(SB2)에 대응하는 제3 수신 RF 첩 신호로 수신된다.
RF 수신부(320)는 제3 수신 RF 대역 신호를 수신 IF 첩 신호로 하향 변환한다. IF 수신부(220)는 수신 IF 첩 신호를 기저대역 신호인 수신 첩 신호로 하향 변환한다.
각각의 RF 서브밴드(SB1, SB2, SB3)가 합쳐져 대역폭이 확장되어, RF 광대역폭 BWRF는 3 x BWBase로 확장되었음을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 방법이다.
도 6을 참조하면, 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치의 신호원(100, 도 1 참조)은 첩 신호를 일정 주기로 생성한다(S10). RF 송신부(310, 도 1 참조)는 첩 신호를 주기에 따라 다른 RF 서브밴드로 상향 변환하여 송신 RF 첩 신호를 생성한다(S20). 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치는 송신 RF 첩 신호를 송신하고(S30), 송신 RF 첩 신호에 대응하는 수신 RF 첩 신호를 수신한다(S40). RF 수신 부(320, 도 1 참조)는 수신 RF 첩 신호를 하향 변환한다(S50).
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치의 구성 블록도이다.
도 2는 RF 송신부의 구성 블록도이다.
도 3은 RF 수신부의 구성 블록도이다.
도 4는 주파수 영역에서 신호의 변환을 설명하기 위한 것이다.
도 5는 주파수 영역 및 시간 영역에서 신호의 변환을 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 방법을 나타내는 순서도이다.
** 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 **
100 : 신호원
310 : RF 송신부
320 : RF 수신부

Claims (7)

  1. 첩 신호(chirp signal)를 일정 주기로 생성하는 신호원;
    상기 첩 신호를 상기 주기에 따라 다른 RF(radio frequency) 서브밴드(subband)로 상향 변환(up convert)하여 송신 RF 첩 신호를 생성하는 RF 송신부; 및
    상기 송신 RF 첩 신호에 대응하는 수신 RF 첩 신호를 하향 변환(down convert)하는 RF 수신부를 포함하는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RF 송신부는
    상기 다른 RF 서브밴드로 각각 필터링(filtering)하는 복수의 송신부 대역통과필터(BPF, band pass filter);
    상기 다른 RF 서브밴드에 대응하는 각각의 발진 주파수 신호를 생성하는 복수의 송신부 로컬 오실레이터;
    상기 주기에 따라, 상기 복수의 송신부 대역통과필터 중 하나의 송신부 대역통과필터를 선택하고, 상기 복수의 송신부 로컬 오실레이터 중 하나의 송신부 로컬 오실레이터를 선택하는 송신부 스위치; 및
    선택된 송신부 로컬 오실레이터가 생성한 발진 주파수 신호와 상기 첩 신호를 합성하여 상향 변환된 신호를 선택된 송신부 대역통과필터에 입력하는 송신부 믹서(mixer)를 포함하는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 RF 수신부는
    상기 다른 RF 서브밴드로 각각 필터링하는 복수의 수신부 대역통과필터;
    상기 다른 RF 서브밴드에 대응하는 각각의 발진 주파수 신호를 생성하는 복수의 수신부 로컬 오실레이터;
    상기 주기에 따라, 상기 복수의 수신부 대역통과필터 중 하나의 수신부 대역통과필터를 선택하고, 상기 복수의 수신부 로컬 오실레이터 중 하나의 수신부 로컬 오실레이터를 선택하는 수신부 스위치; 및
    선택된 수신부 대역통과필터를 통과한 상기 수신 RF 첩 신호를 선택된 수신부 로컬 오실레이터가 생성한 발진 주파수 신호와 합성하여 하향 변환하는 수신부 믹서(mixer)를 포함하는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다른 RF 서브밴드들은 서로 인접하고, 주파수 대역이 낮은 RF 서브밴드의 최대 주파수는 바로 다음에 인접하는 RF 서브밴드의 최소 주파수와 동일한 것을 특징으로 하는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 RF 송신부는 상기 RF 수신부가 한 주기의 상기 첩 신호에 대응하는 상기 수신 RF 첩 신호의 하향 변환을 완료한 후에, 다음 주기의 첩 신호를 다른 RF 서브밴드로 상향 변환하는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 신호원, 상기 RF 송신부 및 상기 RF 수신부를 제어하는 타이밍 제어 신호를 생성하는 타이밍 제어부를 더 포함하는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 장치.
  7. 첩 신호를 일정 주기로 생성하는 단계;
    상기 첩 신호를 상기 주기에 따라 다른 RF 서브밴드로 상향 변환하여 송신 RF 첩 신호를 생성하는 단계;
    상기 송신 RF 첩 신호를 송신하는 단계;
    상기 송신 RF 첩 신호에 대응하는 수신 RF 첩 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 수신 RF 첩 신호를 하향 변환하는 단계를 포함하는 레이더 시스템의 RF 신호 송수신 방법.
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