KR20100138075A - Ｆｍｃｗ 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Ｆｍｃｗ 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100138075A
KR20100138075A KR1020090056434A KR20090056434A KR20100138075A KR 20100138075 A KR20100138075 A KR 20100138075A KR 1020090056434 A KR1020090056434 A KR 1020090056434A KR 20090056434 A KR20090056434 A KR 20090056434A KR 20100138075 A KR20100138075 A KR 20100138075A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
distance measuring
measuring device
signal
distance
Prior art date
Application number
KR1020090056434A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101022733B1 (ko
Inventor
최재현
엄원영
정명숙
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020090056434A priority Critical patent/KR101022733B1/ko
Publication of KR20100138075A publication Critical patent/KR20100138075A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101022733B1 publication Critical patent/KR101022733B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/295—Means for transforming co-ordinates or for evaluating data, e.g. using computers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4052—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
    • G01S7/4056—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes specially adapted to FMCW

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

ＦＭＣＷ(frequency modulated continuous wave) 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치가 개시된다. 거리 측정 장치의 신호를 수신하여 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하고, 주파수 변환된 신호를 상기 거리 측정 장치로 송신하는 송수신 모듈과, 상기 거리 측정 장치가 상기 주파수 변환된 신호를 수신하여 검출한 비트 주파수(fb_measured)를 상기 거리 측정 장치로부터 제공받고, 상기 제공받은 비트 주파수(fb_measured)와 상기 설정된 비트 주파수 (fb_fixed)를 비교하여 상기 거리 측정 장치의 거리 측정 성능을 평가하는 제어 연산 모듈을 포함하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치를 구성한다. 상기와 같은 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법에 따르면, 거리 측정 장치로부터 목표물의 거리에 해당하는 비트 신호를 직접 생성함으로써, 신호의 크기 거리 정보를 쉽고 효율적으로 가변할 수 있고, 저비용으로 구현할 수 있는 효과가 있다.
FMCW, 거리 측정 장치, 비트 신호, 거리 분해능, 전력, 주파수 합성

Description

ＦＭＣＷ 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법{APPARATUS FOR EVALUATING THE PERFORMANCE OF FREQUENCY MODULATED CONTINUOUS WAVE DISTANCE MEASURING APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 성능 평가를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다
차량이나 항공기의 충돌 방지용 또는 레이더 등에 FMCW(frequency modulated continuous wave)를 이용한 거리 측정 장치가 널리 이용되고 있다.
FMCW 거리 측정 원리를 도 1을 참조하여 간단하게 설명한다. 도 1은 종래 기술에 따른 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치의 송수신 신호의 파형도이다.
도 1을 참조하면, FMCW 거리 측정 장치는 연속 파형 신호를 주파수 변조하여 목표물로 송신한 송신 신호 ft(Hz)와 이에 반사되어 수신된 수신 신호 fr(Hz)의 차 주파수인 비트 신호 fb(Hz)를 추출하여 목표물의 거리를 측정한다. 도 1의 송신 신호는 삼각파 변조한 경우로서, 주기 Tm(sec), 주파수 변조 대역폭 ΔF(Hz)를 가진 다. 수신 신호는 목표물에서 반사되어, 송신 신호보다 전자파 진행거리 R(m)에 해당하는 지연 시간 t=2R/c(sec)만큼 지연된다. 여기에서, 비트 신호 fb(Hz)는 다음 수학식 1과 같이 계산된다.
Figure 112009038303538-PAT00001
위 수학식 1에서 ft(t)는 주파수 변조된 송신 신호이고, fr(t)는 송신 신호가 목표물에서 반사되어 수신된 수신 신호이다. 그리고 R은 거리 측정 장치와 목표물과의 거리, c는 자유 공간상의 전파 속도이다. 이때, 주파수 변조 대역폭 ΔF와 변조 주파수 fm은 미리 설정된 값이므로 비트 신호 주파수를 검출하면 목표물과의 거리 R(m)을 구할 수 있게 된다.
그런데, 이러한 FMCW 거리 측정 장치의 성능을 파악하기 위해서는, 목표물과의 특정 거리만큼 시간 지연된 가상의 수신 신호를 만들어 거리 측정 장치에 인가한다. 즉, 목표물의 해당 거리에 해당되는 비트 신호 fb를 측정하여 특정 거리에 해당하는 비트 신호가 거리 측정 장치에서 출력되었는지를 확인한다.
기존에는 이러한 거리 R을 가변하면서 비트 신호 fb를 측정하기 위해, 목표물의 거리가 근거리이면 RF(radio frequency) 케이블을 이용하여 목표물 거리에 해당하는 지연 시간을 생성하고, 원거리일 경우에는 RF 케이블에 비해 상대적으로 손 실이 적고 부피가 작은 광 케이블(optic cable)을 이용하여 지연 시간을 생성한다. 광 케이블을 이용하는 경우에는 전자파 신호를 광신호로 변환하고 다시 광신호를 전자파 신호로 변환하는 장치를 사용한다. 또한 여러 개의 거리에 해당하는 지연 시간을 생성하기 위해 각각 길이가 다른 케이블을 이용하는데, 이를 조합하기 위한 스위치, 케이블 손실을 보상하기 위한 증폭기 등이 필요하다.
상기한 바와 같이, 케이블을 이용한 지연 시간의 생성은 많은 수의 지연 소자를 필요로 하며, 그 구현이 복잡해지고, 비용도 높아질 수밖에 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치는, 거리 측정 장치의 신호를 수신하여 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하고, 주파수 변환된 신호를 상기 거리 측정 장치로 송신하는 송수신 모듈과; 상기 거리 측정 장치가 상기 주파수 변환된 신호를 수신하여 검출한 비트 주파수(fb_measured)를 상기 거리 측정 장치로부터 제공받고, 상기 제공받은 비트 주파수(fb_measured)와 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)를 비교하여 상기 거리 측정 장치의 거리 측정 성능을 평가하는 제어 연산 모듈을 포함하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치로 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 송수신 모듈은, 상기 수신된 거리 측정 장치의 신호를 하향 주파수 변환한 후, 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 송수신 모듈은, 상기 하향 주파수 변환된 신호를 상기 설정된 비트 주 파수(fb_fixed)로 변환할 때 단측 대역 주파수 변환하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 송수신 모듈은, 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 단측 대역 주파수 변환된 신호를 단측 대역(single sideband) 상향 변환하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 송수신 모듈은, 상기 하향 주파수 변환된 신호를 서로 다른 두 개의 비트 주파수(fb_fixed)로 단측 대역 주파수 변환하고, 각각 주파수 변환된 신호를 상기 거리 측정 장치로 송신하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제어 연산 모듈은, 상기 거리 측정 장치가 상기 각각 주파수 변환된 신호를 수신하여 추출한 2개의 비트 주파수(fb_measured)를 상기 거리 측정 장치로부터 제공받고, 상기 제공받은 2개의 비트 주파수를 이용하여 거리 분해능을 측정하도록 구성될 수 있다. 다른 한편, 상기 송수신 모듈은, 상기 수신된 거리 측정 장치의 신호에 대한 전력값을 검출하여 상기 제어 연산 모듈에 제공하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 제어 연산 모듈은, 상기 제공된 전력값으로부터 상기 거리 측정 장치의 출력 전력에 대한 성능 평가를 하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 방법은, 거리 측정 장치의 신호를 수신하고, 수신된 신호를 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하는 단계와; 상기 주파수 변환된 신호를 상기 거리 측정 장치로 송신하는 단계와, 상기 거리 측정 장치가 상기 주파수 변환된 신호를 수신하고, 수신된 신호로부터 비트 주파 수(fb_fixed)를 검출하는 단계와; 상기 검출된 비트 주파수(fb_measured)를 제공받고, 상기 제공받은 비트 주파수(fb_measured)와 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)를 비교하여 상기 거리 측정 장치의 거리 측정 성능을 평가하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 수신된 신호를 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하는 단계는, 상기 수신된 신호를 하향 주파수 변환한 후, 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 수신된 신호를 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하는 단계는, 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 단측 대역 주파수 변환하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 수신된 신호를 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하는 단계는, 상기 수신된 신호를 서로 다른 두 개의 비트 주파수(fb_fixed)로 주파수 변환하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 거리 측정 장치가 상기 각각 주파수 변환된 신호를 수신하여 검출한 2개의 비트 주파수(fb_measured)를 상기 거리 측정 장치로부터 제공받고, 상기 제공받은 2개의 비트 주파수(fb_measured)를 이용하여 거리 분해능을 측정하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 수신된 거리 측정 장치의 신호에 대한 전력값을 검출하여 상기 거리 측정 장치의 출력 전력에 대한 성능 평가를 하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법에 따르면, 거리 측정 장치로부터 목표물의 거리에 해당하는 비트 신호를 직접 생성함으로써, 신호의 크기 거리 정보를 쉽고 효율적으로 가변할 수 있고, 저비용으로 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치의 블록도이다. 먼저, FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 성능 평가 장치(100)는 송수신 모듈(200), 제어 연산 모듈(300), 사용자 인터페이스 모듈(400)을 포함하여 구성된다.
여기에서, 성능 평가 장치(100)는 FMCW 거리 측정 장치(500)의 거리 측정 성능을 평가하기 위한 구성이다. 성능 평가 장치(100)는 FMCW 거리 측정 장치(500)로부터 수신한 신호에 가변적인 비트 신호(fb_fixed)를 주파수 합성하여 FMCW 거리 측정 장치(500)로 제공함으로써, 가변적인 측정 거리를 제공한다. 아울러 FMCW 거리 측정 장치(500)가 추출한 비트 신호(fb_mesasured)를 제공받아 거리 측정 성능을 평가한다. 이하 세부적인 사항에 대하여 설명한다.
먼저, 송수신 모듈(200)은 FMCW 거리 측정 장치(500)의 신호를 수신하여 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하고, 주파수 변환된 신호를 FMCW 거리 측정 장치(500)로 송신한다. 이 때, 비트 주파수(fb_fixed)는 측정 거리를 가변시키기 위한 구성으로서, 사용자에 의해 임의로 설정될 수 있으며, 사용자 인터페이스 모듈(400)을 통해 입력된 값이 제어 연산 모듈(300)을 통해 설정되도록 구성될 수 있다.
한편, 제어 연산 모듈(300)은 FMCW 거리 측정 장치(500)가 상기 주파수 변환된 신호를 수신하여 검출한 비트 주파수(fb_measured)를 FMCW 거리 측정 장치(500)로부 터 제공받고, 상기 제공받은 비트 주파수(fb_measured)와 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)를 비교하여 FMCW 거리 측정 장치(500)의 거리 측정 성능을 평가한다. 여기서, 제어 연산 모듈(300)은 비트 주파수(fb_measured)를 랜(LAN) 등의 통신 프로토콜을 통해 제공받을 수 있다.
한편, 제어 연산 모듈(300)은 측정을 위한 각종 설정값을 사용자 인터페이스 모듈(500)을 통해 입력받아 송수신 모듈(200)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
사용자 인터페이스 모듈(400)은 사용자로부터 측정 거리라든가 거리 분해능(distance resolution) 등의 평가를 위한 평가 대상, 평가 항목 등을 입력받고, 평가 결과를 제어 연산 모듈(300)로부터 제공받아 출력하기 위한 구성이다.
다음으로, 본 발명의 성능 평가 장치 중 송수신 모듈(200)에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치의 송수신 모듈의 세부 구성도이다.
도 3을 참조하면, 송수신 모듈(200)은 안테나(210), 서큘레이터(220), 주파수 하향 변환기(230), 주파수 발진기(240), 방향성 결합기(250), 증폭부(260), 전력 검출기(270), 비트 신호 발생부(280), 단측대역 주파수 상향 변환기(290)를 포함하여 구성될 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
먼저, 서큘레이터(220)는 안테나(210)를 통해 입력받은 FMCW 거리 측정 장치(500)의 송신 신호를 주파수 하향 변환기(230)의 국부발진신호 포트에 입력한다. 한편, 서큘레이터(220)는 단측대역 주파수 상향 변환기(290)로부터 입력받은 신호를 안테나(210)를 통해 FMCW 거리 측정 장치(500)로 송신한다.
서큘레이터(220)로부터 송신 신호를 입력받은 주파수 하향 변환기(230)는 서큘레이터(220)에서 입력받은 송신 신호와 주파수 발진기(240)를 통해 입력받은 발진 신호의 주파수 차에 해당하는 신호로 주파수 하향 변환한다. 여기에서, 주파수 하향 변환을 하는 이유는, FMCW 거리 측정 장치(500)의 송신 신호 주파수가 매우 높을 경우 상대적으로 다루기가 용이한 낮은 주파수 대역의 부품을 사용하여 저비용으로 구현하기 위함이다. 주파수 하향 변환된 신호는 증폭부(260)로 입력된다.
증폭부(260)는 주파수 하향 변환된 신호를 증폭하고 여러 구성으로 분기한다. 증폭부(260)는 증폭기(261), 저역통과 여파기(262), 전력 분배기(263, 264), 전력 결합기(265)를 포함하도록 구성될 수 있다. 증폭기(261)는 주파수 하향 변환된 신호를 증폭한다. 증폭된 신호는 저역통과 여파기(262)를 통해 고조파 신호들이 억제된다. 그리고 저역통과 여파기(262)를 통과한 신호는 전력 분배기(263)를 통해 반으로 분기되며, 신호 전력의 절반은 전력 검출기(270)로 분기되고 나머지 절반은 비트신호 발생부(280)로 분기된다. 먼저, 전력 검출기(270)에서는 FMCW 거리 측정 장치의 안테나 출력 포트로부터 전력 분배기(263)까지의 공간 손실, 사용된 부품들의 이득 및 손실을 측정하여 보상함으로써,FMCW 거리 측정 장치(500)의 출력 전력을 모니터링할 수 있다. 이에, FMCW 거리 측정 장치(500)의 신호가 제대로 송신되고 있는지 또는 안테나가 양호한지를 실시간으로 평가할 수 있다.
한편, 전력 분배기(263)를 통해 반으로 분기된 나머지 신호는 비트신호 발생 부(280)의 단측대역 변조기(281, 284)로 인가된다. 그리고 주파수 합성기(283, 286)는 비트 신호에 해당하는 주파수를 발생시키고, 이 비트 신호를 단측대역 변조기(281, 284)에 입력한다. 여기서, 주파수 합성기(283, 286)는 직접 디지털 합성기(DDS, direct digital synthesizer)가 이용될 수 있는데, 저가의 부품으로서 기존 케이블보다 훨씬 낮은 비용으로 구현될 수 있다. 한편, 상기에서 보는 바와 같이, 단측대역 변조기(281, 284)의 출력은 주파수 하향 변조된 송신 신호와 비트 신호의 합(차) 주파수가 된다. 여기서, 단측대역 변조기(281, 284)는 상기 합(차) 주파수의 대칭 신호인 차(합) 주파수 신호를 억제하기 위한 구성이다. 한편, 단측대역 변조기(281)의 출력 신호는 가변 감쇠기(282)로 인가되는데, 이는 목표물에서 반사되어 FMCW 거리 측정기(500)로 수신되는 신호의 크기를 조절하기 위한 것으로서 디지털 단계 감쇠기(digital step attenuator)가 한 예가 될 수 있다. 상기 설명을 볼 때, 비트 신호 발생부(280)는 각 구성을 두 개씩 이용하는데, 이는 두 개의 목표물이 있을 경우를 상정하여 비트 신호를 각각 두 개 발생시키기 위한 것이다. 목표물이 두 개인 경우, 두 개의 비트 신호의 주파수 차를 작게 하면 두 목표물의 거리도 근접하게 되며, 이는 FMCW 거리 측정 장치(500)의 거리 분해능 성능을 평가할 수 있는 수단이 된다. 한편, 가변 감쇠기(282)의 출력은 전력 결합기(265)로 인가된다. 그리고 전력 결합기(265)의 출력은 주파수 상향 변환기(290)의 IF 포트로 인가된다.
여기서, 비트 신호 발생부(280)를 통해 주파수 변환되는 신호를 도 4와 같다. 도 4를 참조하면, 도 1의 파형도와 달리 비트 신호가 지연된 주파수 파형으로 나타나지 않는 것을 알 수 있다. 이는 FMCW 거리 측정 장치(500)가 케이블에 의해 송신 신호보다 지연된 신호를 수신하는 것이 아니라, 성능 평가 장치(200)에 의해 비트 신호 주파수만큼 주파수 변환된 신호를 수신하기 때문이다.
주파수 상향 변환기(290)는 전력 결합기(265)로부터 비트 신호로 주파수 변환된 신호를 입력받을 뿐 아니라, 방향성 결합기(250)를 거친 주파수 발진기(240)의 신호가 국부발진신호 포트로 입력되므로, RF 출력 신호는 FMCW 거리 측정 장치(500)의 송신 신호 주파수와 비트 신호 주파수의 합 주파수가 된다. 여기에서, 단측대역 주파수 상향 변환기(290)는 단측대역 변조기(281)와 마찬가지로 불필요한 이미지 주파수를 억제한다.
단측대역 주파수 상향 변환기(290)의 RF 출력은 서큘레이터(220)에 인가되고, 인가된 신호는 다시 안테나(210)를 통해 FMCW 거리 측정 장치(500)로 방사된다.
FMCW 거리 측정 장치(500)는 방사된 신호를 수신하여 비트 신호(fb_fixed)를 검출한다. 그리고 검출된 신호를 제어 연산 모듈(300)로 전달하여, 제어 연산 모듈(300)이 각종 성능 평가를 수행할 수 있도록 한다.
여기에서, 제어 연산 모듈(300)의 성능 평가에 대해 좀 더 설명하면 다음과 같다. 먼저, 제어 연산 모듈(300)은 거리 측정 성능 평가를 위해 다음 수학식 2로부터 주파수 변조 대역폭 ΔF를 연산한다.
Figure 112009038303538-PAT00002
여기서, ΔFt는 FMCW 거리 측정 장치(500)의 송신 신호 주파수 변조 대역폭이고, fb_measured는 FMCW 거리 측정 장치(500)의 IF 주파수 출력이고, fb_fixed는 주파수 합성기(283)의 비트 주파수이고, ΔFfixed는 주파수 합성기(283)의 비트 주파수에 대한 주파수 변조 대역폭이다.
즉, 제어 연산 모듈(300)은 FMCW 거리 측정 장치(500)에서 검출한 비트 주파수 fb_measured와 미리 설정된 비트 주파수 fb_fixed를 이용하여 FMCW 거리 측정 장치(500)의 송신 신호 주파수 변조 대역폭 ΔFt를 구하는 것이다. 이는 제어 연산 모듈(300)이 FMCW 거리 측정 장치(500)의 거리 측정 능력을 평가함을 의미한다.
뿐만 아니라, 앞서 설명하였듯이 제어 연산 모듈(300)은 거리 분해능, 목표물의 반사 신호의 크기 조절, 목표물의 거리 가변 등의 기능을 수행한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 송수신 모듈(300)이 FMCW 거리 측정 장치(500)로부터의 송신 신호를 수신하고, 수신된 신호를 하향 주파수 변환한다.(S100) 하향 주파수 변환은 주파수 하향 변환기(230)에 의해 수행될 수 있다. 이는 저가의 저주파 소자를 이용하기 위함이다.
여기서 전력 검출기(270)가 상기 하향 주파수 변환된 신호로부터 전력값을 측정하고, 측정된 전력값으로부터 제어 연산 모듈(300)이 FMCW 거리 측정 장치(500)의 송신 전력, 안테나 상태 등을 실시간으로 모니터링한다.(S200)
한편, 비트 신호 발생부(280)는 수신된 신호를 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 2 개의 비트 주파수(fb_fixed)만큼 각각 주파수 변환한다.(S300) 비트 주파수 변환은 송수신 모듈(300)의 비트 신호 발생부(280)에 의해 수행될 수 있다. 2 개의 비트 주파수로 각각 주파수 분해함은 거리 분해능의 성능 평가를 위함이다.
송수신 모듈(300)은 상기 각각 주파수 변환된 신호를 FMCW 거리 측정 장치(500)로 안테나(210)를 통해 송신한다.(S400)
FMCW 거리 측정 장치(500)는 하향 주파수 변환된 신호로부터 각 비트 주파수(fb_fixed)를 검출하게 되고, FMCA 거리 측정 장치(500)가 이를 제어 연산 모듈(400)로 제공하면, 제어 연산 모듈(400)은 이로부터 거리 측정 성능을 평가한다.(S500)
그리고 제어 연산 모듈(400)은 상기 검출된 2개의 비트 주파수(fb_measured)를 이용하여 거리 분해능을 측정한다.(S600)
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치의 송수신 신호의 파형도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치의 송수신 모듈의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치의 송수신 신호의 파형도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 방법의 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 성능 평가 장치 200: 송수신 모듈
210: 안테나 220: 서큘레이터 230: 주파수 하향 변환기
240: 주파수 발진기 250: 방향성 결합기
260: 증폭부 261: 증폭기
262: 저역통과 여파기 263: 전력 분배기
264: 전력 분배기 265: 전력 결합기
270: 전력 검출기 280: 비트 신호 발생부
281: 단측대역 변조기 282: 가변 감쇠기
283: 주파수 합성기 284: 단측대역 변조기
285: 가변 감쇠기 286: 주파수 합성기
290: 단측대역 주파수 상향 변환기 300: 제어 연산 모듈
400: 사용자 인터페이스 모듈 500: FMCW 거리 측정 장치

Claims (14)

  1. 거리 측정 장치의 신호를 수신하여 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하고, 주파수 변환된 신호를 상기 거리 측정 장치로 송신하는 송수신 모듈;
    상기 거리 측정 장치가 상기 주파수 변환된 신호를 수신하여 검출한 비트 주파수(fb_measured)를 상기 거리 측정 장치로부터 제공받고, 상기 제공받은 비트 주파수(fb_measured)와 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)를 비교하여 상기 거리 측정 장치의 거리 측정 성능을 평가하는 제어 연산 모듈을 포함하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송수신 모듈은, 상기 수신된 거리 측정 장치의 신호를 하향 주파수 변환한 후, 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하는 것을 특징으로 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 송수신 모듈은, 상기 하향 주파수 변환된 신호를 상기 설정된 비트 주 파수(fb_fixed)만큼 단측 대역(single sideband) 주파수 변환하는 것을 특징으로 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 송수신 모듈은, 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 단측 대역 주파수 변환된 신호를 단측 대역 상향 변환하는 것을 특징으로 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 송수신 모듈은, 상기 하향 주파수 변환된 신호를 서로 다른 두 개의 비트 주파수(fb_fixed)로 단측 대역 주파수 변환하고, 각각 주파수 변환된 신호를 상기 거리 측정 장치로 송신하는 것을 특징을 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 연산 모듈은, 상기 거리 측정 장치가 상기 각각 주파수 변환된 신호를 수신하여 추출한 2개의 비트 주파수(fb_measured)를 상기 거리 측정 장치로부터 제공받고, 상기 제공받은 2개의 비트 주파수를 이용하여 거리 분해능을 측정하는 것을 특징으로 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 송수신 모듈은, 상기 수신된 거리 측정 장치의 신호에 대한 전력값을 검출하여 상기 제어 연산 모듈에 제공하는 것을 특징으로 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 연산 모듈은, 상기 제공된 전력값으로부터 상기 거리 측정 장치의 출력 전력에 대한 성능 평가를 하는 것을 특징으로 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치.
  9. 거리 측정 장치의 신호를 수신하고, 수신된 신호를 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하는 단계;
    상기 주파수 변환된 신호를 상기 거리 측정 장치로 송신하는 단계;
    상기 거리 측정 장치가 상기 주파수 변환된 신호를 수신하고, 수신된 신호로부터 비트 주파수(fb_fixed)를 검출하는 단계 및
    상기 검출된 비트 주파수(fb_measured)를 제공받고, 상기 제공받은 비트 주파수(fb_measured)와 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)를 비교하여 상기 거리 측정 장치의 거리 측정 성능을 평가하는 단계를 포함하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수신된 신호를 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하는 단계는, 상기 수신된 신호를 하향 주파수 변환한 후, 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하는 것을 특징으로 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수신된 신호를 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하는 단계는, 상기 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 단측 대역 주파수 변환하는 것을 특징으로 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수신된 신호를 거리 측정 대상과의 거리에 따라 설정된 비트 주파수(fb_fixed)만큼 주파수 변환하는 단계는, 상기 수신된 신호를 서로 다른 두 개의 비트 주파수(fb_fixed)로 주파수 변환하는 것을 특징을 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성 능 평가를 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 거리 측정 장치가 상기 각각 주파수 변환된 신호를 수신하여 검출한 2개의 비트 주파수(fb_measured)를 상기 거리 측정 장치로부터 제공받고, 상기 제공받은 2개의 비트 주파수(fb_measured)를 이용하여 거리 분해능을 측정하는 단계를 더 포함하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수신된 거리 측정 장치의 신호에 대한 전력값을 검출하여 상기 거리 측정 장치의 출력 전력에 대한 성능 평가를 하는 것을 특징으로 하는 FMCW 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 방법.
KR1020090056434A 2009-06-24 2009-06-24 Ｆｍｃｗ 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법 KR101022733B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090056434A KR101022733B1 (ko) 2009-06-24 2009-06-24 Ｆｍｃｗ 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090056434A KR101022733B1 (ko) 2009-06-24 2009-06-24 Ｆｍｃｗ 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100138075A true KR20100138075A (ko) 2010-12-31
KR101022733B1 KR101022733B1 (ko) 2011-03-22

Family

ID=43511593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090056434A KR101022733B1 (ko) 2009-06-24 2009-06-24 Ｆｍｃｗ 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101022733B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101224862B1 (ko) * 2012-09-18 2013-01-22 국방과학연구소 케이블의 고장 위치 탐지 장치 및 방법
KR101289315B1 (ko) * 2013-03-05 2013-07-24 국방과학연구소 넓은 고도 범위와 낮은 측정 오차를 갖는 fmcw 전파고도계 및 그의 고도 측정방법
KR101292064B1 (ko) * 2012-11-13 2013-08-02 엘아이지넥스원 주식회사 가변 고도 모의 장치
KR101303766B1 (ko) * 2012-03-08 2013-09-04 국방과학연구소 Ｆｍｃｗ 근접센서의 성능평가를 위한 시뮬레이터 및 방법
KR101374205B1 (ko) * 2012-11-15 2014-03-14 대한민국 거리 추적 수신기 모듈용 점검기
KR20190085774A (ko) * 2018-01-11 2019-07-19 (주)스마트레이더시스템 능동형 레이더 모의 타겟 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19521771A1 (de) * 1995-06-20 1997-01-02 Jan Michael Mrosik FMCW-Abstandsmeßverfahren

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101303766B1 (ko) * 2012-03-08 2013-09-04 국방과학연구소 Ｆｍｃｗ 근접센서의 성능평가를 위한 시뮬레이터 및 방법
KR101224862B1 (ko) * 2012-09-18 2013-01-22 국방과학연구소 케이블의 고장 위치 탐지 장치 및 방법
KR101292064B1 (ko) * 2012-11-13 2013-08-02 엘아이지넥스원 주식회사 가변 고도 모의 장치
KR101374205B1 (ko) * 2012-11-15 2014-03-14 대한민국 거리 추적 수신기 모듈용 점검기
KR101289315B1 (ko) * 2013-03-05 2013-07-24 국방과학연구소 넓은 고도 범위와 낮은 측정 오차를 갖는 fmcw 전파고도계 및 그의 고도 측정방법
KR20190085774A (ko) * 2018-01-11 2019-07-19 (주)스마트레이더시스템 능동형 레이더 모의 타겟 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101022733B1 (ko) 2011-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101022733B1 (ko) Ｆｍｃｗ 거리 측정 장치의 성능 평가를 위한 장치 및 방법
US20190004167A1 (en) Range Resolution in FMCW Radars
US9581683B2 (en) Delay device for checking frequency modulated continuous wave (FMCW) radar
KR102197588B1 (ko) 위상을 검출하는 집적된 멀티 채널 rf 회로
EP1821118B1 (en) Search/detection apparatus
US8085181B2 (en) Polarization-modulated transmitter for a weather radar
US7511659B2 (en) Radar device
US7443336B2 (en) In-vehicle pulse radar device
KR101289315B1 (ko) 넓은 고도 범위와 낮은 측정 오차를 갖는 fmcw 전파고도계 및 그의 고도 측정방법
KR20150034622A (ko) 고정 주파수를 이용한 정제된 측정을 갖는 fmcw 레이더
Lutz et al. Target simulator concept for chirp modulated 77 GHz automotive radar sensors
CN113067592A (zh) 用于自动测试设备上的毫米波集成电路
JP2002122661A (ja) １アンテナ時分割制御方式ｆｍ−ｃｗレーダ
JP4111853B2 (ja) 送受信共用ｆｍ−ｃｗレーダ装置及びｆｍ−ｃｗレーダの信号処理方法
JP7212217B2 (ja) レーダーシステムにおけるノイズ測定
US20190379386A1 (en) Moving object detection circuit and method thereof
KR101908490B1 (ko) 누설 신호를 감소시킬 수 있는 w 대역 레이더 장치
KR101303766B1 (ko) Ｆｍｃｗ 근접센서의 성능평가를 위한 시뮬레이터 및 방법
JP6573748B2 (ja) レーダ装置
KR20180119931A (ko) 도플러신호 구현이 가능한 모의고도 발생장치 및 모의고도 발생방법
US6639547B2 (en) System for functional testing in a continuous-wave radar
JP5293265B2 (ja) レーダ装置
JP7042975B2 (ja) 信号処理装置、信号処理方法及びレーダ装置
KR101249823B1 (ko) 지표면 및 해수면 반사 특성 측정 레이더 장치 및 이를 이용한 측정 방법
KR20120105137A (ko) 주파수변조연속파 레이더 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140304

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150302

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160303

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170303

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180305

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200303

Year of fee payment: 10