KR20130006379A - 합성 개구를 갖는 레이더 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 부분 안테나(Pan1, ..., Pan6)를 포함하는 레이더 안테나(ANT)를 구비한 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템을 설명하고, 각각의 부분 안테나(Pan1, ..., Pan6)는 복수의 위상 센터(Rad) 및 복수의 위상 센터에 할당된 송신/수신 모듈(TRM)과, 래디에이터(Rad)의 신호의 코히어런트 처리를 위한 신호 처리 수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 신호 처리 수단은 위상 센터(Rad)의 송신/수신 모듈(TRM)에 의해 수신되는 아날로그 수신 신호의 디지털화 및 처리를 위한 하이브리드 빔 형성 모듈(HBFM)을 포함한다. 상기 신호 처리 수단은 디지털적으로 처리된 수신 신호를 아날로그 수신 신호로 변환시키도록 구체화되고, 아날로그 수신 신호들을 아날로그 수신 네트워크에 공급하여, 각자의 송신/수신 모듈(TRW)의 아날로그 신호들이 서로 조합되어 출력 신호를 형성한다.

Description

합성 개구를 갖는 레이더 시스템 {RADAR SYSTEM WITH SYNTHETIC APERTURE}
본 발명은 하나 또는 여러 개의 부분 안테나로 구성되는 안테나를 구비한 SAR(Synthetic Aperture Radar: 합성 개구 레이더) 시스템에 관한 것이며, 각각의 부분 안테나는 복수의 위상 센터 및 송신/수신 모듈과, 래디에이터의 신호의 코히어런트 처리를 위한 신호 처리 수단을 포함한다.
이러한 타입의 SAR 시스템은 예를 들어, 공간-기반 SAR 기기와 함께 사용된다. 도 1은 평면-위상 어레이 안테나 ANT의 도해적 표현을 도시한다. 안테나 ANT는 예를 들어, 6개의 패널 Pan1, ..., Pan6를 부분 안테나로 포함하고, 각각의 패널은 56개의 래디에이터 Rad를 위상 센터로 대응하는 개수의 송신/수신 모듈 TRM과 함께 포함한다. 안테나 ANT의 전자 구성요소, 특히, 디지털 빔 형성(DBF)를 위한 구성요소는, 도시되지 않는다. 예시적인 실시예의 각각의 패널 Pan1, , Pan6는 수평 방향(일반적으로 비행 방향)으로 2개의 래디에이터 Rad와, 수직 방향(고도)으로 28개의 수평 래디에이터 쌍으로 구성된다. 이 도면에서, 수평 방향은 좌측에서 우측으로, 수직 방향은 위에서 아래로 이어진다. 래디에이터 Rad는 중심에서 신호를 송신 또는 수신하기 위해 급전점을 갖는다. 상술한 송신/수신 모듈 TRM은 급전점 각각 뒤에 배열된다.
각각의 송신/수신 유닛은 고-주파수 송신 신호(HF 송신 신호)에 대한 입력과, 고-주파수 수신 신호(HF 수신 신호)에 대한 출력을 기기-측 상에 갖는다. HF 송신 신호는 레이더 송신 펄스로 불리고, HF 수신 신호는 레이더 에코로 불린다. 본 명세서에서, 각각의 송신/수신 모듈 TRM은 개별 채널을 나타낸다. 원칙적으로, 여러 개의 송신/수신 모듈이 또한 조합되어 채널을 형성할 수 있다. 송신/수신 모듈 TRM은 예를 들어, 전기 라인 버스 ATB 및 ACB를 통해 제어된다. ATB는 안테나 타이밍 버스를 나타내고, ACB는 안테나 제어 버스를 나타낸다. SAR 시스템의 위상 어레이 안테나에서, 송신 신호 분포를 위한 HF 네트워크와, 수신 신호 조합에 대한 적어도 하나의 추가적인 네트워크가 안테나 상에 통상적으로 제공된다. 도 2는 8개의 래디에이터 Rad만에 대해 디지털 빔 형성없이 전형적인 안테나의 HF 네트워크를 도해적으로 표현한다. 이해를 돕기 위해, 8개의 래디에이터 Rad가 서로 수직 간격을 두고 도시된다. 송신/수신 모듈 TRM은 중앙 전자 시스템 COMP에 연결된다. 신호가 안테나 ANT의 래디에이터 Rad에 의해 송신되어야 할 경우, 이는 출력 RF TX 를 통해 송신 신호로 송신/수신 모듈 TRM에 공급된다. 래디에이터 Rad의 송신/수신 모듈 TRM의 각자의 신호로부터 형성되는, 송신/수신 모듈 TRM의 유사하게 조합된 수신 신호는 디지털화되고, 추가적으로 처리되며, 마지막으로, 안테나로부터 이격되어 구성된 중앙 전자 시스템 COMP에 레코딩된다. 조합된 수신 신호는 입력 RF RX에서 중앙 전자 시스템 COMP에 공급된다.
레이더 안테나의 파워를 증가시키기 위해 디지털 빔 성형을 이용하는 방식이 알려져 있다. SAR 시스템을 이용할 때, 예를 들어, HRWS(high resolution wide swath) 기기에 이를 이용한다. 한가지 실시예는 EP 1 241 487 A1호에 개시되어 있다. 디지털 빔 형성에서, 모든 채널의 수신 신호(예를 들어, 모든 송신/수신 모듈)은 조합 이전에 처리된다. 수신 신호의 처리 또는 취급은 디지털 방식으로 수행되는 것이 일반적이다. 가능한 HRWS 구조가 도 3에 개략적으로 도시되며, 래디에이터는 도시하지 않았다. 송신/수신 모듈 TRM으로부터 발원하는 아날로그 수신 신호는 각자 디지털 빔 형성 모듈 DBFM에서 디지털화되고 처리되며, 데이터 스트림 데이터 RX로 중앙 전자 시스템에 전달된다. 데이터 스트림은 체인으로 실현되는 데, 이는 디지털화 후 신호 조합이 합산이기 때문이다. 각각의 빔 형성 모듈 DBFM에서, 개별 신호 및 채널 내 프리디세서(predecessor)의 신호는 전달되기 전에 가산된다.
빔 형성 모듈 DBMF의 기능은 신호 필터링, 기지대역에 대한 신호의 다운-믹싱, 안티-앨리어스 필터링, 디지털화, 디지털 신호의 현 채널에 대한 빔 형성 알고리즘의 적용, 선행 신호와 로컬 신호의 코히어런트, 즉, 동기식 합산, 합산 신호를 다음 채널로 전달, 즉, 체인 다음 빔 형성 모듈에 전달을 포함한다. 증촉기 구성의 상세한 고려없이, 이를 위해 필요한 구성요소 FIL, MIX, AAL, ADW, 및 Proc가 도 4에 도시된다. 따라서, 단일 채널의 구조는 가변 댐핑 요소 및 위상 제어 요소없이 도시된다. 결과적인 신호 데이터는 기지대역의 신호로서, 알고리즘적으로 조정된 수신 빔을 이용하여 수신 안테나가 발생시키는 신호다.
EP 1 241 487 A1호에 기재된 과정은 안테나의 출력 상에 이미 존재하는 신호의 조기 디지털화를 구비한다. 그 결과, 빔-형성없는 종래의 안테나에 비해 안테나의 수신-측 구조가 기본적으로 변화한다. 거기 사용되는 아날로그 수신 네트워크는 퀵 시리얼 데이터 라인인 소위 고속 시리얼 링크(HSSL)로 대체된다. 이는 높은 데이터 속도를 갖는 다량의 데이터 볼륨이 안테나로부터 중앙 전자 시스템 또는 직접 대량 기억 장치로 송신되어야 한다는 사실로부터 나타난다. 레이더의 대역폭에 따라, 수십 Gbps의 패널 당 데이터 속도가 나타날 수 있다.
이는 여러 병렬 라인들과 궤도 운동 가능한 구성요소와의 높은 구현 지출과, 상당한 데이터 처리 지출을 야기한다. 고해상도의 HRWS 기기의 경우에, 통상의 FPGA(필드-프로그래머블 게이트 어레이)로, 매우 강력하고 값비싼 처리 유닛들이 데이터 처리에 사용되어야 하지만, 그 비행 안정성은 확인되지 않았다. 더욱이, 수신 체인의 높은 데이터 속도는 복잡한 케이블 런 및 높은 전력 소모를 야기한다. 도 3에 따른 구조의 추가적인 문제점은, 구성요소의 서로에 대한 잘못된 종속성이다. HSSL 데이터 체인의 단일 오류가 전체 패널의 기능을 정지시킨다. 따라서, 도시되는 형태의 구조는 안전한 비행을 돕지 못하며, 수신 체인의 복잡도를 또한 증가시키는 잉여 개념을 필요로한다.
디지털 빔 형성 모듈을 갖는 SAR 시스템은 FISCHER, C. et al.: Development of a High-Resolution Wide Swath SAR Demonstrator in: 8th European Conference on Synthetic Aperture Radar (EUSAR), 2010, p.1166-1169 로부터 알려져 있다. 디지털 빔 형성 방법의 범위 내에서 출력 신호를 얻기 위한 빔 형성 포메이션이 디지털 범위에서 수행된다.
본 발명의 목적은 단순한 방식으로 신호 처리를 수행할 수 있고 비행 안정 요건을 충족시킬 수 있는 레이더 안테나를 갖춘 SAR 시스템을 개시하는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징에 따른 SAR 시스템과, 청구항 11의 특징에 따른 방법에 의해 획득된다. 유리한 실시예들이 종속항에 제시된다.
본 발명은 하나 이상의 부분 안테나를 포함하는 안테나를 구비한 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템을 생성하고, 각각의 부분 안테나는 복수의 위상 센터 및 복수의 위상 센터에 할당된 송신/수신 모듈과, 래디에이터의 신호의 코히어런트 처리를 위한 신호 처리 수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 신호 처리 수단은 래디에이터의 송신/수신 모듈에 의해 수신되는 아날로그 수신 신호의 디지털화 및 처리를 위한 하이브리드 빔 형성 모듈을 포함하고, 상기 하이브리드 빔 형성 모듈은 디지털적으로 처리된 수신 신호를 아날로그 수신 신호로 변환시키도록 구체화되고, 아날로그 수신 신호들을 아날로그 수신 네트워크에 공급하여, 각자의 송신/수신 모듈의 아날로그 신호들이 서로 조합되어 출력 신호를 형성한다.
본 발명은 하나 이상의 부분 안테나로 구성되는 안테나를 이용하여 SAR 신호를 처리하기 위한 방법을 생성하며, 각각의 부분 안테나는 복수의 위상 센터 및 위상 센터에 할당된 송신/수신 모듈과, 래디에이터의 신호의 코히어런트 처리를 위한 신호 처리 수단을 포함한다. 이 방법에서, 래디에이터의 송신/수신 모듈에 의해 수신되는 아날로그 수신 신호는 신호 처리 수단의 하이브리드 빔 형성 모듈을 이용하여 디지털화되고 처리된다. 이어서, 디지털 방식으로 처리된 수신 신호들은 아날로그 수신 신호로 변환되어 아날로그 수신 네트워크에 공급된다. 마지막으로, 각자의 송신/수신 모듈의 아날로그 신호는 출력 신호 형성을 위해 아날로그 수신 네트워크에 의해 서로 조합된다.
본 발명은 유연한 디지털 신호 처리의 장점을 초기하지 않으면서, 종래의 아날로그 수신 네트워크로 복귀함으로써 서두에서 설명한 디지털 처리에 의해 이루어지는 구현 수요를 감소시킨다. 신호 합산이 디지털 신호 처리로부터 제거되고, 이러한 신호 합산은 본 발명에 따른 아날로그 기술에서 더욱 효율적으로 실현된다. 서두에서 설명한 바와 같이, 필요한 큰 동적 범위에 대해 우수한 워드 길이 및 낮은 신호-잡음비(SNR)를 갖는 신호들의 디지털 합산은 효율성 측면에서 최적이지 않다. 개별 채널에서 비교적 높은 노이즈 레벨로 인해, 다른 한편, 디지털-아날로그 재변환 제공으로 인해 어떤 추가적인 신호 손실도 관측되지 않는다.
출력 신호 형성을 위해 각자의 송신/수신 모듈의 아날로그 신호 조합은, 아날로그 기술에서 효율적으로 실현된다. 이를 위해, 하이브리드 빔 형성 모듈이 제공되어, 송신/수신 모듈의 각자의 수신 신호들을 일상적인 방식으로 디지털화시키고, 이어서 이들을 디지털적으로 처리한다. 동기화된 그리고 교정된 디지털 신호는 아날로그 신호로 다시 변환되어 아날로그 수신 네트워크에 추가적 처리를 위해 공급된다. 따라서, 하이브리드 빔 형성 모듈은 소우 "혼합 신호"(mixed signal) 기술로 단일 칩 상에서 구현될 수 있다. 이는 각자의 송신/수신 모듈과 아날로그 수신 네트워크 사이에서 제공될 수 있다. 이상적인 경우에, 이 구성은 송신/수신 모듈에 통합된다. 그 결과, 본 발명에 따라 아날로그 기술에서 더욱 효율적으로 실현되는 신호 합산 형성이 디지털 신호 처리로부터 제거된다.
특히, 안테나는 평면 위상 어레이 안테나로 구체화될 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 빔 형성 모듈은 디지털화된 수신 신호의 처리 중 추가적으로 구체화되어 디지털 빔 형성을 위해 처리하고, 이들을 서로 동기화시키고 선택적으로 이들을 교정한다. 개별 수신 신호의 조기 디지털화는 필요한 정밀도로 빔 형성 기능을 수행할 수 있기 위해 편리하다. 디지털화는 조합되기 전에 수신 신호들의 고도로 정확한 동기화를 또한 가능하게 하고, 이는 빔 형성의 마지막 단계인 것이 일반적이다. 신호들의 아날로그 조합을 이용하여, 디지털 처리에 비해 지출이 크게 감소할 수 있다. 전체 안테나의 복잡도 역시 낮게 유지될 수 있다.
빔 형성 모듈이 디지털-아날로그 컨버터를 포함하고, 상기 컨버터에 의해 디지털 방식으로 처리된 수신 신호를 각자의 아날로그 신호로 변환될 수 있다면 더욱 편리하다.
특히, 아날로그 수신 네트워크가 디지털-아날로그 컨버터의 바로 하향에 연결된다.
더욱 바람직한 실시예에서, 아날로그 수신 네트워크에 의한 아날로그 신호들의 조합은 출력 신호가 합계 신호이도록 신호들의 합산을 포함한다.
신호 처리 수단이 아날로그 신호를 교정하도록 구체화될 경우 더욱 바람직하며, 교정에 필요한 디지털 교정 신호가 아날로그 수신 네트워크의 입력 측에서 직접 발생될 수 있다.
추가적인 실시예에 따르면, 아날로그 수신 네트워크에 의해 발생되는 출력 신호를 처리하기 위한 신호 처리 수단은 중앙 처리 유닛의 아날로그-디지털 컨버터에 이를 공급한다. 디지털 출력 신호의 추가적인 처리는 일상적인 방식으로 중앙 처리 유닛에 의해 수행될 수 있다.
신호 변환은 기지대역 또는 저주파수에서 디지털-아날로그 컨버터에 의해, 및/또는 아날로그-디지털 컨버터에 의해 수행된다.
신호 처리 수단이 여러 송신/수신 모듈의 신호들을 조합하도록 구체화되어 디지털-아날로그 컨버터에 의한 아날로그 변환 이전에 신호 채널을 형성할 경우 더욱 바람직하다. 이러한 경우에, 채널의 수신 신호는 종래 기술에 알려진 방식대로 디지털화되고 그 후 디지털 방식으로 처리된다. 동기화되고 선택적으로 교정된, 합산된 디지털 신호는 그 후 아날로그 신호로 재변환되어 아날로그 수신 네트워크 내로 공급된다.
피드백 채널의 신호 처리 수단이 상향 믹서, 증폭기 및 필터를 포함하여 디지털 처프 신호를 발생시킬 경우 더욱 바람직하며, 상기 디지털 처프 신호는 캐리어 주파수 상에서 공급되어 송신/수신 모듈에 송신 신호로 공급된다. 본 실시예의 한가지 장점은 송신 신호에 대한 고주파수 네트워크가 생략될 수 있다는 점이다.
발명에 따른 과정은 다음과 같은 장점을 갖는다.
- 종래 기술로부터 알려진 해법에 비교할 때, 프로세스 복잡도가 감소하는 결과가 도출된다. 이는 2개의 HSSL 인터페이스 및 관련 로직 동기화와 EDAC(Error Detection and Correction) 지출의 생략에 기인한다. 가령, 28개의 채널을 갖는 전체 체인의 대기 시간 주기의 동기화를 위한 데이터 버퍼가 완전 디지털 해법에 비해 생략될 수 있다. 프로세스 복잡도 감소로 인한 전력 소모 감소는 본 발명에 따라 요구되는 추가적인 디지털-아날로그 컨버터의 크기와 유사한 수준의 크기에 있다.
- 제안된 SAR 시스템의 구조는 "우아한 성능 저하"(graceful degradation)의 의미 내에서 내재적으로 잉여이다.
- 높은 동적 범위를 갖는 시스템의 경우에, 채널의 각자의 아날로그 수신 신호의 처리 및 동기화를 위한 아날로그-디지털 컨버터의 해상도는 높게 설정될 것이다. 해상도는 10 또는 12비트다. 풀 디지털 처리를 이용하여 이로부터 달성되는 워드 길이는 HSSL 데이터 체인에 높은 데이터 속도를 안겨준다. 이러한 제한사항은 제안된 시스템에 존재하지 않는다. 디지털-아날로그 컨버터의 대응하게 큰 워드 길이를 선택하는 것만이 필요하다.
- 풀 디지털 처리와 함께 부분적으로 필요한 무손실 데이터 압축을 위한 디지털 분수 데시메이션 필터의 요건이 적용되지 않는다. 이 필터는 종래의 빔 형성 모듈에 발견될 가장 복잡한 디지털 필터다.
- 프로세서 및 디지털-아날로그 컨버터는 수신 네트워크의 교정 시 신호 발생을 교정하는 데 사용될 수 있다.
- 안테나 패널을 제어하기 위한 소위 타일 제어 유닛(TCU) 및 송신/수신 모듈의 디지털 제어 기능 전부는 중앙 프로세서에서 송신될 수 있다. 따라서, 이 유닛은 단순화된다.
시스템이 상술한 피드백 채널을 가질 경우, 다음의 장점이 추가적으로 나타난다.
- 관련 안테나로 달성될 수 있는 높은 방사측정 정밀도를 달성할 수 있다.
- 송신 신호를 발생시키기 위한 중앙 전자 시스템의 일부분과 송신-측 고주파수 네트워크가 생략될 수 있다. 국부적으로 발생된 송신 신호는 교정되어야 할 긴 송신 네트워크를 거치지 않는다. 낮은 신호-잡음비 수요는 중앙에서 발생된 신호에 비해 국부적으로 발생된 송신 신호에 기초하여 만들어진다.
- 송신/수신 모듈에 할당되는 각자의 신호 처리 수단에 피드백 채널이 장착되어 있을 경우 가변 댐핑 요소 및 위상 제어 요소들이 생략될 수 있다. 그러나, 하나의 채널 형성을 위해 조합하는 경우처럼, 여러 개의 송신/수신 모듈이 하나의 신호 처리 수단에 공동으로 할당되어 있을 경우 가변 댐핑 요소 및 위상 제어 요소가 필요하다.
본 발명은 예시적인 실시예에 기초하여 아래에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 부분 안테나로 여러 개의 패널을 갖춘 공지의 평면 위상 어레이 안테나의 도식적 표현으로서, 패널의 경우 대응하는 배열의 래디에이터가 위상 센터로 도시되고.
도 2는 디지털 빔 형성없이 전형적인 SAR 안테나의 알려진 HF 네트워크이며,
도 3은 SAR 시스템의 알려진 HRWS 구조의 도면이고,
도 4는 개별 수신 채널에 대해 알려진 신호 처리 수단의 구조의 도해적 표현이며,
도 5는 SAR 시스템의 신호 처리 수단의 발명에 따른 구조의 도해적 표현이고,
도 6은 발명에 따라 제공되는, 수신 채널의 신호 처리 체인의 도해적 표현이며,
도 7은 발명에 따른 신호 처리 수단의 신호 교정 경로이고,
도 8은 발명에 따른 신호 처리 수단의 구조의 수정 실시예의 네트워크 인프러스트럭처의 도해적 표현이며,
도 9는 수정 형태로 발명에 따른 신호 처리 체인의 도해적 표현이다.
레이더 안테나를 구비한 SAR 시스템의 발명에 따른 구조는, 도 1 내지 도 4와 연계하여 제시된 바와 같이 이미 설명된 바 있는 것과 같은 배열에 기초한다. 이미 설명한 바와 같이, 안테나 ANT는 복수의 부분 안테나 Pan1, ..., Pan6로 구성되고, 각각의 부분 안테나는 복수의 위상 센터 Rad 및 송신/수신 모듈 TRM을, 래디에이터의 신호의 코히어런트 처리를 위한 신호 처리 수단과 함께 포함한다.
도 5는 발명의 변형 실시예에 따른 신호 처리 구조를 도시한다. 도 3의 설명 및 표현에 따르면, 도 5에는 단지 8개의 래디에이터 및 기타 신호 처리 관련 구성요소들이 예를 들어 도시되었다. 각각의 래디에이터(본 명세서에서는 채널과 동일한 것을 의미함)에 대하여, 본 발명에 따른 신호 처리 수단 및 송신/수신 모듈 TRM이 도시된다. 종래 기술에 사용되는 디지털 빔 형성 모듈 DBFM과 달리, 각자의 신호 처리 수단은 하이브리드 빔 형성 모듈 HBFM을 포함한다.
본 발명에 따른 신호 처리 수단의 하이브리드 빔 형성 모듈 HBFM과 송신/수신 모듈의 더욱 정밀한 구조가 도 6에 도시된다. 종래 기술에 따른 디지털 신호 형성 유닛의 하이브리드 빔 형성 모듈 HBFM은 신호 필터링을 위한 필터 FIL과, 아날로그 수신 신호를 기지대역으로 다운-믹싱하기 위한 믹서 MIX와, 앤티-앨리어싱 필터 AAL과, 아날로그-디지털 컨버터 ADW와, 디지털 신호의 현 채널에 대한 빔 형성 알고리즘을 적용하기 위한 프로세서 Proc를 포함한다. 추가적으로, 하이브리드 빔 형성 모듈 HBFM은 프로세서 Proc의 하류에 배열되는 디지털-아날로그 컨버터 DAW와 증폭기 V를 포함한다. 여기서 도출되는 신호 BBout은 도 6에 도시되지 않은 아날로그 수신 네트워크로 공급된다. 빔 형성 모듈의 발명에 따른 실시예에서, HSSL(고속 시리얼 링크)를 통한 인접 채널의 출력 신호의 판독은 생략될 수 있다.
따라서, 개별 수신 채널의 디지털화는 필요 정밀도를 갖는 빔 형성의 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해 하이브리드 빔 형성 모듈 HBFM에서 이루어진다. 하이브리드 빔 형성 모듈의 디지털화는 아날로그 수신 네트워크에서의 조합 이전에, 모든 채널 신호들의 고도로 정확한 동기화를 가능하게 한다.
하이브리드 빔 형성 모듈은 소위 "혼합된 신호"에서 단일 칩 상에서 구현도리 수 있고, 상기 칩은 도 5 및 도 6에 도시되지 않는 아날로그 수신 네트워크와 각자의 송신/수신 모듈 TRM 사이에 삽입된다. 칩 또는 하이브리드 빔 형성 모듈이 송신/수신 모듈에 일체형으로 구성되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 빔 형성 모듈의 디지털 범위에서 이루어지는 임계 동기화 및 채널 조정을 기반으로 한다. 채널 당 방출되는 데이터의 간단한 합산만이 고주파수 신호 조합에 의해 아날로그 방식으로 수행된다.
각 채널의 아날로그 출력 신호는 기지대역에 또는 그 근처에 위치하고, 따라서, 캐리어 주파수에서보다 방사측정상 더욱 쉽게 제어될 수 있다. 전형적인 SAR 시스템의 경우에, 수신 신호는 조합되어 캐리어 주파수에서 성공적으로 교정된다. 수신 신호 네트워크의 교정은 발명에 따른 SAR 시스템 내에서 또한 이루어지며, 교정 신호는 네트워크 입력 측에서 디지털 방식으로 발생된다.
도 2에 도시되는 중앙 전자 시스템에서 본 발명에 따라 제공되는 추가적인 아날로그-디지털 컨버터와, 추가적인 디지털-아날로그 컨버터 DAW의 삽입 때문에, 레이더 수신 신호의 저하를 수용할 필요가 없다. 임의적으로 우수한 품질의 아날로그 신호를 디지털-아날로그 컨버터 DAW의 해상도 및 스캐닝 속도를 적절히 선택함으로써 달성될 수 있다. 신호에 공급되는 양자 노이즈는 기존의 내재적 신호 노이즈에 비해 무시가능하여야 한다. 디지털-아날로그 변환 이전에 존재하는 채널 신호는 기본적으로 높은 노이즈 레벨(통상적으로 최고 동적 범위에서 SNR < 16 db)을 가져서, 디지털-아날로그 컨버터가 평균 파워 스텍트럼에 이미 사용될 수 있게 하여야 한다.
합산 신호의 아날로그-디지털 변환은 안테나로부터 이격된, 도 4 내지 도 9에 도시되지 않는, 중앙 전자 시스템 COMP에서 이루어진다. 합산 신호의 아날로그-디지털 변환이 패널 당 한번만 발생할 경우 충분하다. 고해상도(가령, 12비트)의 아날로그-디지털 변환이 여기서 사용될 수 있다. 종래의 빔 형성 모듈에 대해 추가적으로 삽입된 디지털-아날로그 변환 및 아날로그-디지털 변환이, 기지대역 내의 또는 그 근처의 신호에 대해 하이브리드 빔 형성 모듈과 함께 추가적으로 수행되어, 구성요소 및 스캐닝에 대한 수요가 캐리어 주파수 대역의 신호에 비해 실질적으로 감소한다.
도시되는 않은 실시예의 변형에서, 송신/수신 모듈 TRM에 의해 수신되는 여러 개의 수신 신호들은 하나의 신호 채널을 형성하도록 연결될 수 있다. 이는 안테나 민첩성(agility)에 어떤 높은 수요도 없을 때 특히 편리하다. 이러한 방식으로, 안테나 전자 시스템의 복잡도가 추가적으로 감소할 수 있다. 빔 형성 모듈 내 디지털-아날로그 컨버터 DAW의 가용성은 도 9에 도시되는 바와 같이, 추가적인 라인(피드백 채널 RC)에 상향 믹서 MIX', 증폭기 V', 및 필터 FIL'가 제공될 경우, 추가적인 가능성을 오픈한다. 피드백 채널 RC는 따라서, 송신/수신 모듈 TRM의 입력에 연결된다. 본 실시예에서, 프로세서 Proc는 송신 펄스 지속시간 중 디지털 처프 신소(digital chirp signal)를 발생시킬 수 있고, 이 처프 신호는 캐리어 주파수 상에서 변조되어, 송신/수신 모듈 TRM에 입력 신호로 운반된다. 이러한 경우에 송신 신호에 대한 HF 네트워크는 생략될 수 있다. 이는 도 8에 개략적으로 도시된다.
본 해법의 장점은 관련 안테나를 이용하여 달성될 수 있는, 높은 방사계측적 정확도다. 도 9에 도시되는 하이브리드 빔 형성 모듈 HBFM은 도 7에 도시되는 닫힌 교정 경로 CAL이 조정될 경우 특히 잘 교정될 수 있다. 추가적인 장점은 송신 신호 및 송신-측 HF 네트워크를 발생시키기 위해 중앙 전자 시스템의 일부분을 생략한다는 점이다. 국부적으로 발생된 송신 신호는 교정되어야 하는 긴 송신 네트워크를 거처지 않는다. 더욱이, 중앙에서 발생된 송신 신호보다 국부적으로 발생된 송신 신호에서 더 낮은 SRN 수요가 이루어진다.
도 9에서와 같이 구체화되는 하이브리드 빔 형성 모듈 HBFM이 각각의 송신/수신 모듈 TRM에 대해 제공될 경우, 모든 가변 댐핑 요소 및 위상 제어 요소가 생략될 수 있다.
본 발명에 따라 제공되는 하이브리드 빔 형성 모듈은 복소 알고리즘 기능에 높은 데이터 속도로 자원 집약적인 디지털 기술의 이용을 제한하며, 아날로그 범위로 간단한 동기 신호의 합산을 여기서 더 효율적으로 한다. 특히, 종래 기술에 비해 연산 전력이 감소한 프로세서가 사용될 수 있다. 더욱이, HSSL 체인 부재가 생략된다.
제안된 구조는 송신/수신 모듈 TRM에서처럼, "우아한 성능 저하"의 의미 내에서 내재적으로 에러 잉여적이다. 따라서, 신호 처리 모듈 및 데이터 그룹에 어떤 잉여도 필요치 않고, 이는, 마찬가지로, 설치될 전자 시스템의 양과 그 생산 비용 측면에서 유익하다.

Claims (11)

  1. 하나 이상의 부분 안테나(Pan1, ..., Pan6)를 포함하는 레이더 안테나(ANT)를 구비한 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템에 있어서, 각각의 부분 안테나(Pan1, ..., Pan6)는 복수의 위상 센터(Rad) 및 복수의 위상 센터에 할당된 송신/수신 모듈(TRM)과, 래디에이터의 신호의 코히어런트 처리를 위한 신호 처리 수단을 포함하며,
    상기 신호 처리 수단은 위상 센터(Rad)의 송신/수신 모듈(TRM)에 의해 수신되는 아날로그 수신 신호의 디지털화 및 처리를 위한 하이브리드 빔 형성 모듈(HBFM)을 포함하고, 상기 하이브리드 빔 형성 모듈(HBFM)은 디지털적으로 처리된 수신 신호를 아날로그 수신 신호로 변환시키도록 구체화되고, 아날로그 수신 신호들을 아날로그 수신 네트워크에 공급하여, 각자의 송신/수신 모듈(TRW)의 아날로그 신호들이 서로 조합되어 출력 신호를 형성하는
    SAR 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 빔 형성 모듈(HBFM)은 디지털화된 수신 신호의 처리 중 구체화되어, 디지털 빔 형성을 위해 수신 신호들을 처리하고 서로와 동기화시켜서 선택적으로 교정하는
    SAR 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 빔 형성 모듈(HBFM)은 디지털-아날로그 컨버터(DAW)를 포함하고, 상기 디지털-아날로그 컨버터(DAW)에 의해 디지털 방식으로 처리된 수신 신호가 각자 아날로그 신호로 변환될 수 있는
    SAR 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 아날로그 수신 네트워크는 디지털-아날로그 컨버터(DAW)의 바로 하향에 연결되는
    SAR 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 아날로그 수신 네트워크에 의한 아날로그 신호들의 조합은 출력 신호가 합계 신호이도록 신호의 합산을 포함하는
    SAR 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 처리 수단은 아날로그 신호를 교정하도록 구체화되고, 따라서, 교정에 필요한 디지털 교정 신호는 아날로그 수신 네트워크의 입력측에서 직접 발생될 수 있는
    SAR 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 아날로그 수신 네트워크에 의해 발생되는 출력 신호를 처리하기 위한 신호 처리 수단은 중앙 처리 유닛(COMP)의 아날로그-디지털 컨버터(ADW2)에 출력 신호를 공급하는
    SAR 시스템.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 디지털-아날로그 컨버터(DAW)에 의한 신호 변환과, 아날로그-디지털 컨버터(DAW2)에 의한 신호 변환 중 적어도 하나는 기지대역 내에서 또는 근처에서 수행되는
    SAR 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 처리 수단은 여러 개의 송신/수신 모듈(TRW)의 신호들을 조합하도록 구체화되어, 디지털-아날로그 컨버터(DAW)에 의한 아날로그 변환 이전에 신호 채널을 형성하는
    SAR 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 피드백 채널의 신호 처리 수단은 상향 믹서, 증폭기, 및 필터를 포함하여 디지털 칩 신호를 발생시키고, 상기 디지털 칩 신호는 캐리어 주파수 상에서 공급되어 송신/수신 모듈(TRM)에 입력 신호로 공급되는
    SAR 시스템.
  11. 하나 이상의 부분 안테나(Pan1, ..., Pan6)로 구성되는 레이더 안테나(ANT)를 이용하여 SAR 신호를 처리하기 위한 방법에 있어서, 각각의 부분 안테나(Pan1, ..., Pan6)는 복수의 위상 센터(Rad) 및 위상 센터에 할당된 송신/수신 모듈(TRM)과, 래디에이터(Rad)의 신호의 코히어런트 처리를 위한 신호 처리 수단을 포함하며,
    - 위상 센터(Rad)의 송신/수신 모듈(TRM)에 의해 수신되는 아날로그 수신 신호는 신호 처리 수단의 하이브리드 빔 형성 모듈(HBFM)을 이용하여 디지털화되고 처리되며,
    - 디지털 방식으로 처리된 수신 신호들은 아날로그 수신 신호로 변환되어 아날로그 수신 네트워크에 공급되며,
    - 각자의 송신/수신 모듈(TRW)의 아날로그 신호는 출력 신호 형성을 위해 아날로그 수신 네트워크에 의해 서로 조합되는
    SARM 신호 처리 방법.
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