KR20130134843A - 다중 송수신 레이더 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기준 신호원에 인젝션 락 방식을 적용하여 송신기 및 수신기에 필요한 신호를 생성함으로써, 고집적화, 소형화 및 저전력화 설계가 가능한 다중 송수신 레이더 시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템은 적어도 하나 이상의 수신기 및 송신기를 이용한 다중 송수신 레이더 시스템에 있어서, 적어도 하나 이상의 송신기 중 어느 하나에서 발생되는 기준 신호원을 이용하여 위상의 동조된 다수의 신호원을 생성하며, 생성된 다수의 신호원 각각을 적어도 하나 이상의 수신기 및 다른 송신기에 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 송수신 레이더 시스템{A MULTIPLE RECEIVER AND TRANSMITTER SYSTEM}
본 발명은 레이더 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인젝션 락 방식을 이용한 다중 송수신 레이더 시스템에 관한 것이다.
레이더 (RADAR) 기술은 전자파를 송신하여 탐지대상을 맞고 되돌아온 에코(echo)신호를 수신하여 탐지대상의 상대위치 및 속도정보를 얻는 센서기술이다. 레이더 시스템을 기능적으로 나누면 전자파를 생성하여 출력하는 송신기, 목표물을 맞고 돌아온 에코신호를 수신하는 수신기, 이 수신신호를 처리하는 신호 처리부로 구성된다. 이러한 레이더의 구성으로 다수의 수신기 및 송신기를 이용하여 송신기 및 수신기가 목표물에 대하여 지향성을 가지도록 하여 레이더 성능을 향상시킬 수 있는 방식이 있다. 이러한 구조의 레이더 시스템에서 기준이 되는 신호를 분배하는 방식이 중요하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 다중 송수신 레이더 구조에 대해 설명한다.
도 4는 종래의 다중 송수신 레이더 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 다중 송수신 레이더 구조는 송신 안테나(10, 12)와 연결되어 하나 이상의 송신기로부터 발생된 신호(14, 16)를 목표물(50)로 전송한다. 이 송신 신호(14, 16)는 목표물(50)을 맞고 에코 신호(18)가 되어 하나 이상의 수신기를 포함한 다중 수신기의 수신 안테나(20)를 통해 수신되어 신호 처리부(미도시됨)를 거쳐 하나 이상의 목표물(50)을 인식 및 추적한다.
다중 수신기는 각각의 수신기 사이에 특정한 위상차를 가지도록 위상 가변 방식을 사용하기 때문에 수신기가 특정 방향을 지향하도록 하는 위상 어레이(phased array) 구조가 되도록 하며, 수신기의 이득을 높여 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 레이더 시스템은 신호원으로부터 레이더 동작에 필요한 신호원을 이용하기 위하여 전력 분배기를 사용하는 방식이 널리 이용된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, PLL(Phased Locked Loop) 및 윌킨슨 파워 분배기를 이용하여 단일 신호원을 레이더 동작에 필요한 신호원으로 분배한다. 이 경우, 파워 분배기 등의 다중의 수동 소자에 의한 칩면적 증가 및 전력 소비 증가의 문제점이 있다. 부연하면, 파워 분배기는 전력 손실이 따르게 되기 때문에 이를 만회하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이, 신호원을 증폭하기 위한 버퍼 증폭기(22, 24)를 이용한다. 이는 레이더 시스템의 구현에 있어서 전력 소비가 늘어나게 되는 단점이 된다.
특히, 집적 회로 기술로 레이더 시스템을 구현할 경우 칩면적, 전력 소비가 매우 중요하며, 종래의 설계 방식으로 소면적, 저전력 레이더 구현에 한계가 있다. 이는 상기한 바와 같이, 종래 기술은 신호원을 분배하기 위하여 파워 분배기 및 버퍼 증폭기를 구현하여야 하기 때문이다.
미국 등록특허 US 5,107,272호에는 루트 형태로 구현하여 동조하는 방식의 송신기 구조에 대한 기술이 기재되어 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기준 신호원에 인젝션 락 방식을 적용하여 송신기 및 수신기에 필요한 신호를 생성함으로써, 고집적화, 소형화 및 저전력화 설계가 가능한 다중 송수신 레이더 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템은 적어도 하나 이상의 수신기 및 송신기를 이용한 다중 송수신 레이더 시스템에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 송신기 중 어느 하나에서 발생되는 기준 신호원을 이용하여 위상의 동조된 다수의 신호원을 생성하며, 상기 생성된 다수의 신호원 각각을 상기 적어도 하나 이상의 수신기 및 다른 송신기에 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 기준 신호원을 제공받은 수신기는, 상기 기준 신호원과 위상이 동조된 로컬 신호를 생성하는 신호 생성기를 포함하며, 상기 신호 생성기에서 생성된 로컬 신호를 이용하여 외부로부터 수신한 수신 신호를 하향 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 신호 생성기는, 전압 제어 발진기인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 기준 신호원은, 기준 전압 제어 발진기를 이용하여 발생되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 기준 신호원은, 상기 기준 전압 제어 발진기의 출력 신호이며, 상기 기준 전압 제어 발진기의 출력 신호는, 상기 전압 제어 발진기의 내부 회로에 인가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 기준 신호원은, 상기 기준 전압 제어 발진기의 내부 회로에서 생성되며, 상기 전압 제어 발진기의 출력단에 인가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 기준 전압 제어 발진기는, 상기 기준 신호원의 주파수와 위상을 제어하기 위한 제어 블록을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 기준 신호원은, 주파수 변환된 연속 파형(FMCW) 또는 디지털 코드로 변조된 디지털 변환된 파형을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 어느 하나의 송신기와 상기 다른 송신기 및 상기 적어도 하나 이상의 수신기 각각은 집적회로 상의 금속 라인 또는 PCB(Printed Circuit Board) 상의 금속 라인으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템은 상기 기준 신호원을 체배하거나 분주하여 상기 다른 송신기 및 상기 적어도 하나 이상의 수신기에 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 기준 전압 제어 발진기는, 집적 회로 상의 CMOS 소자 및 바이폴라 트랜지스터를 포함하는 트랜지스터를 이용하여 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 기준 전압 제어 발진기는, 제 1 및 제 2 트랜지스터로 구현된 크로스 커플러 쌍과, 인덕터 및 캐패시턴스로 이루어진 공진 탱크와, 전류원 트랜지스터로 구현된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 기준 신호원의 발진은 상기 공진 탱크의 공진 주파수에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 기준 신호원을 제공받은 송신기는, 상기 기준 신호원을 입력받아 상기 기준 신호원과 위상이 동조된 송신 신호를 생성하는 송신 신호 생성기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 송신 신호 생성기는, 전압 제어 발진기인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 적어도 하나 이상의 송신기 각각은, 상기 기준 신호원을 입력받아 인젝션 락된 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 상기 적어도 하나 이상의 수신기 각각은, 상기 기준 신호원을 입력받아 인젝션 락된 신호를 출력하며, 상기 인젝션 락된 신호를 이용하여 외부로부터 수신된 신호의 주파수를 하향시켜 출력하는 주파수 하향 변환기를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 송신기는, 상기 송신신호를 생성하는 전압제어 발진기 출력을 높이기 위한 전력증폭기 및 송신안테나를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 송신기는 디지털 변조신호를 기저대역의 아날로그신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터, 송신 신호의 반송파를 생성하는 전압제어 발진기 및 상기 기저대역의 아날로그 신호를 중심 주파수가 반송파 주파수인 아날로그 신호로 변환하는 주파수 상향변환기 및 상기 송신 주파수 상향변환기의 출력신호를 전력 증폭하여 상기 송신 신호를 생성하는 전력증폭기를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 수신기는, 수신 안테나를 통해 수신되는 에코신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 상기 저잡음 증폭기의 출력신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환하는 주파수 하향변환기 및 상기 주파수 하향변환기의 출력신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다중 송수신을 위한 레이더 시스템은, 인젝션 락 방식을 이용하여 송신기 및 수신기에 필요한 신호원을 생성하고, 이를 이용하여 레이더 시스템을 구현하기 때문에 수동형 파워 분주기를 이용하는 종래 시스템에 비하여 칩 면적을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 단일 신호원으로부터 수동형 파워 분주기를 이용하는 종래 시스템에 비하여 칩 면적이 대폭 줄어드는 잇점이 있다.
또한, 칩 기술을 이용하여 레이더 시스템을 구현할 때 본 발명을 적용하면 저전력, 작은 면적의 레이더 칩을 구현할 수 있다,
종래의 레이더 시스템의 다수의 신호원을 구현하기 위한 회로를 간략화 할 수 있으며, 신호원을 분배하기 위한 선로 등의 구현을 간략화 할 수 있다.
본 발명의 레이더 구조는 칩 기술에 적용하기 적합하며, 특히 CMOS기술을 포함한 집적 회로 기술을 적용하여 집적화된 레이더를 구현할 수 있다. 이는 기존의 화합물 기반 레이더 칩에 비해, 고집적화, 소형화 저전력화 설계가 가능하다. 특히 저전력화 설계로 인하여 시스템의 신뢰성이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템을 도시한 구성도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에서 전압 제어 발진기의 세부 구성을 도시한 예시도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예로서 다중 송수신기를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있는 시스템을 도시한 도면,
도 4는 종래의 다중 송수신 레이더 시스템의 구성을 도시한 도면,
도 5는 종래의 다중 송수신 레이더 시스템에서 신호원 생성을 위한 세부 회로도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 인젝션 락(Injection lock) 방식을 이용하여 다중 레이더 시스템의 동작에 필요한 다수의 신호원을 기준 신호원의 위상에 동기화되도록 하여 발생시킬 수 있는 다중 송수신 레이더 시스템과 그 동작 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템은 제 1, 2 송신기(100, 110)와 하나 이상의 수신기(120)를 포함할 수 있으며, 제 1, 2 송신기(100, 110) 중 어느 하나에서 발생되는 기준 신호원을 이용하여 위상이 동조된 다수의 신호원을 생성한 후 이들 각각을 다른 송신기 및 수신기(120)에 제공할 수 있다.
이와 같이, 제 1, 2 송신기(100, 110)와 같은 다중 송신기 및 수신기(120)를 이용하면, 다수의 목표물을 탐지 및 추적하는 레이더 시스템에서 레이더 송신 및 수신 안테나의 지향성을 향상시켜 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 다중 송수신 레이더 시스템은 제 1, 2 송신기(100, 110)를 이용하여 송신 신호를 전송한 후 타겟(130)에서 반사되는 신호(에코 신호)를 수신기(120)를 통해 수신할 수 있다.
한편, 상기의 설명에서와 같이 제 1, 2 송신기(100, 110) 중 어느 하나는 기준 신호원을 발생시키는 수단으로 이용될 수 있는데, 이후에서는 설명의 편의를 위해 제 1 송신기(100)을 신호원 발생기로 정의하여 설명하기로 한다.
신호원 발생기인 제 1 송신기(100)는 주파수와 위상이 제어되어 기준 신호원의 신호를 외부로 출력함과 더불어 인젝션 락 방식을 이용하여 주파수 및 위상이 동조된 다수의 신호원을 적어도 하나 이상의 수신기(120) 및 제 2 송신기(110)에 공급할 수 있다. 이를 위하여 신호 발생기인 제 1 송신기(100)는 송신 신호인 기준 신호원을 외부로 출력하기 위한 안테나(102), 기준 신호원을 증폭하여 안테나(102)에 공급하는 전력 증폭기(104), 기준 신호원을 생성하는 전압 제어 발진기(106) 및 기준 신호원의 위상과 주파수를 제어하기 위한 제어 신호를 전압 제어 발진기(106)에 공급하는 제어 블록(108)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 인젝션 락 방식은 기준 신호원의 신호와 위상과 주파수가 동조된 신호를 생성하기 위하여 기준 신호원의 신호를 발생하는 신호 발생기 회로, 즉 신호원 발생기 회로에 배선을 이용한 접촉 혹은 전자기 커플링을 이용한 비접촉 인가하여 동조된 신호를 얻는 것을 의미한다.
한편, 제 1 송신기(100)에서 발생되는 기준 신호원은 주파수 변환된 연속 파형(FMCW : Frequency Modulated Continouos Wave)이거나, 의미있는 정보를 포함하며, 디지털 코드로 변환된 신호, 즉 디지털 변환된 파형(digitally modulated wave)일 수 있다.
또한, 제 1 송신기(100)에서 발생된 기준 신호원은 체베되거나 분주되어 제 2 송신기(110) 및 수신기(120)에 인가될 수 있다.
전압 제어 발진기(106)는 제어 블록(108)로부터 제어 신호를 제공받아 기준 신호원의 위상과 주파수를 변환하여 적어도 하나 이상의 수신기(120) 및 제 2 송신기(110)에 제공될 수 있다. 즉, 전압 제어 발진기(106)는 위상과 주파수가 변환된 기준 신호원을 적어도 하나 이상의 제 2 송신기(110)의 전압 제어 발진기(116) 및 수신기(120)측 전압 제어 발진기(128)에 제공할 수 있다.
제 2 송신기(110)는 제 1 송신기(100)와 같이 안테나(112), 전력 증폭기(114) 및 전압 제어 발진기(116)를 포함할 수 있으며, 제 1 송신기(100)에서 생성된 기준 신호원을 전압 제어 발진기(116)를 통해 전송받아 전력 증폭기(114) 및 안테나를 통해 외부로 송신할 수 있다.
또한, 제 1, 2 송신기(100,110)의 전압 제어 발진기(106, 116)는 송신 신호에 대한 반송파를 생성할 수 있으며, 제 1, 2 송신기(100, 110)는 도시 생략되었지만 디지털 변조 신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(미도시됨)를 더 포함할 수 있다.
수신기(120)는 수신용 안테나(122), 전력 증폭기(124), 주파수 하향 변환기(126) 및 전압 제어 발진기(128) 등을 포함할 수 있다. 제 1 송신기(100)에서 생성된 기준 신호원은 수신기(120)의 전압 제어 발진기(128)를 통해 수신되며, 수신기(120)의 전압 제어 발진기(128)는 수신된 기준 신호원의 주파수와 위상에 동기화된 로컬 신호를 발생시킨 후 주파수 하향 변환기(126)에 제공할 수 있다. 한편, 주파수 하향 변환기(126)는 수신기(120)의 수신용 안테나(122)를 통해 수신된 신호를 전압 제어 발진기(128)에서 제공받은 로컬 신호를 이용하여 하향 변환시켜 출력할 수 있다.
즉, 수신기(120)는 수신용 안테나(122)를 통해 수신되는 에코 신호를 전력 증폭기(124)를 이용하여 증폭한 후 이를 주파수 하향 변환기(126)에 출력하며, 주파수 하향 변환기(126)는 전력 증폭기(124)의 출력 신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환한 후 이를 아날로그-디지털 컨버터(미도시됨)에 출력할 수 있다. 이에 따라, 아날로그-디지털 컨버터는 기저대역의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 기준 신호원은 제 1 송신기(100)의 전압 제어 발진기(106) 내부 회로에서 생성되며, 제 2 송신기(110) 및 수신기(120)의 전압 제어 발진기(116, 128)에 인가될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기준 신호원은 전압 제어 발진기(106)의 출력 신호일 수 있으며, 제 2 송신기(110) 및 수신기(120)의 전압 제어 발진기(116, 128)의 내부 회로에 인가될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 제 1 송신기(100)의 전압 제어 발진기(106)과 제 2 송신기(110) 및 수신기(120)의 전압 제어 발진기(116, 128) 각각은 금속 라인 혹은 PCB(Printed Circuit Board) 상의 금속 라인으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 신호원 발생기에서 발생된 신호를 분배하여 직접 로컬 신호로 이용하지 않고, 수신기 각각의 전압 제어 발진기에 공급하여 인젝션 락 방식을 이용하여 수신기의 로컬 신호를 발생시킴으로서, 전력 분배를 위한 소자를 이용하지 않고 다중 레이더 수신기를 구현할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 제 1, 2 송신기(100, 110) 및 수신기(120)에 구비된 전압 제어 발진기(106, 116, 128)는 집적 회로 상의 CMOS 소자 및 바이폴라 소자를 포함하는 트랜지스터로 구현될 수 있다. 이에 대해 도 2a 및 2b를 참조하여 설명한다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 레이더 시스템의 송수신기 내에 사용되는 전압 제어 발진기의 구현 예시도이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 전압 제어 발진기는, M1, M2 트랜지스터로 구현된 크로스 커플드 쌍과 인덕터(L1), 캐패시턴스(C1, C2)로 이루어진 공진 탱크와 전류원 트랜지스터(M3)로 구현될 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 전압 제어 발진기는 M4, M5 트랜지스터로 구현된 크로스 커플드 쌍과 인덕터(L2), 캐패시턴스(C3, C4)로 이루어진 공진 탱크 및 전류원 트랜지스터(M6)로 구현될 수 있다.
이러한 구조를 갖는 전압 제어 발진기의 발진 신호는 공진 탱크의 공진 주파수에 의해 결정되며, Vt1(Vt2) 노드에 전압을 인가하여 캐패시턴스 값을 변화시켜 공진 주파수를 변화시킬 수 있다.
또한, 발진 신호는 Vout_p1, vout_m1(Vout_p2,Vout_m2)의 노드에 차동(differential) 형태로 출력되며, 이 차동(differential) 신호는 가상 접지(virtual ground)에 해당되는 각 노드(200, 202, 204, 206, 208, 210)에 입력 및 출력될 수 있다. 이에 따라 전압 제어 발진기는 인젝션 락 방식을 이용하여 입력 또는 출력되는 신호를 동기화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 송수신기를 이용한 데이터 송수신을 수행하는 레이더 송수신 시스템을 도시한 블록도로서, 다중 송수신에 필요한 신호를 상향 및 하향 변환하기 위한 신호원을 생성하기 위한 전압 제어 발진기(300) 및 전압 제어 발진기(300)의 위상 및 주파수를 제어하기 위한 제어 블록(302)을 포함할 수 있다. 즉, 전압 제어 발진기(300)는 제어 블록(310)의 제어에 따라 위상 및 주파수가 제어된 기준 신호원을 생성한 후 이를 제 1 송신기(310)의 주파수 상향 변환기(312), 제 2 송신기(320) 및 수신기(330)의 전압 제어 발진기(322, 332)에 출력할 수 있다.
또한, 전압 제어 발진기(300)는 송신 신호를 위한 반송파를 생성할 수 있다.
이후, 제 1 송신기(310)의 주파수 상향 변환기(312)는 디지털-아날로그 컨버터(미도시됨)에서 출력되는 기저대역의 아날로그 신호를 중심 주파수가 반송파의 주파수인 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 아날로그 신호는 전력 증폭기(314)에 의해 증폭되어 안테나(316)를 통해 외부로 송출될 수 있다.
또한, 제 1 송신기(310)의 주파수 상향 변환기(312)는 전송을 위한 데이터와 기준 신호원을 이용하여 전송을 위한 데이터(Tx1 data)를 상향 변환한 후 이를 전력 증폭기(314) 및 안테나(316)를 통해 외부로 출력할 수 있다.
한편, 제 2 송신기(320)의 전압 제어 발진기(322)는 인젝션 락 방식으로 기준 신호원과 주파수와 위상이 동기된 신호를 생성하여 주파수 상향 변환기(324)에 제공할 수 있다. 또한, 전압 제어 발진기(322)는 송신 신호에 대한 반송파를 생성하여 주파수 상향 변환기(324)에 제공할 수 있다.
주파수 상향 변환기(324)는 전압 제어 발진기(322)로부터 제공받은 신호원을 이용하여 전송을 위한 데이터(Tx2 data)를 상향 변환한 후 이를 전력 증폭기(326) 및 안테나(328)를 통해 외부로 출력할 수 있다. 즉, 제 2 송신기(320)의 주파수 상향 변환기(324)는 디지털-아날로그 컨버터(미도시됨)에서 출력되는 기저대역의 아날로그 신호를 중심 주파수가 반송파 주파수인 아날로그 신호로 변환한 후 이를 전력 증폭기(326)에 제공할 수 있다.
한편, 수신기(330)의 전압 제어 발진기(322)는 인젝션 락 방식을 이용하여 기준 신호원과 위상 및 주파수가 동기된 신호를 생성하여 주파수 하향 변환기(334)에 출력하며, 주파수 하향 변환기(334)는 전압 제어 발진기(322)로부터 제공받은 신호원을 이용하여 안테나(338) 및 전력 증폭기(336)를 통해 수신 신호를 하향 변환한 후 이를 출력할 수 있다. 여기에서, 수신 신호는 타겟(340)에 의해 생성되는 에코 신호를 의미한다.
즉, 수신기(330)는 안테나(338)를 통해 수신되는 에코 신호를 전력 증폭기(336)를 이용하여 증폭하며, 증폭된 에코 신호를 주파수 하향 변환기(334)에 출력한다. 이에 따라, 주파수 하향 변환기(334)는 증폭된 에코 신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환하며, 아날로그 신호는 아날로그-디지털 컨버터(미도시됨)에 의해 디지털 신호로 변환되어 출력된다.
본 발명의 실시 예에서 기준 신호원을 생성하기 위한 전압 제어 발진기(300)의 주파수 및 위상을 제어하는 제어 블록(302)의 예로는 PLL(Phase Locked Loop) 회로를 들 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 다중 송수신 레이더 시스템에 따르면, 인젝션 락 방식을 이용하여 송신기 및 수신기에 필요한 신호원을 생성하고, 이를 이용하여 레이더 시스템을 구현하기 때문에 수동형 파워 분주기를 이용하는 종래 시스템에 비하여 칩 면적을 대폭 줄일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
100, 110 : 제 1, 2 송신기
108, 302 : 제어 블록
120 : 수신기
300 : 전압 제어 발진기
310, 320 : 송신기
330 : 수신기
130, 340 : 타겟

Claims (20)

  1. 적어도 하나 이상의 수신기 및 송신기를 이용한 다중 송수신 레이더 시스템에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 송신기 중 어느 하나에서 발생되는 기준 신호원에 인젝션 락 방식을 적용하여 위상과 주파수가 동조된 다수의 신호원을 생성하며, 상기 생성된 다수의 신호원 각각을 상기 적어도 하나 이상의 수신기 및 다른 송신기에 제공하는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 송수신 레이더 시스템은,
    상기 적어도 하나 이상의 송신기 중 어느 하나에 설치되어 기준 신호원을 발생시키는 신호 발생기를 포함하며,
    상기 신호 발생기의 배선을 이용한 접촉 또는 전자기 커플링을 위한 비접촉 인가하는 인젝션 락 방식을 적용하여 위상과 주파수가 동조된 다수의 신호를 생성하며, 상기 생성된 다수의 신호 각각을 상기 적어도 하나 이상의 수신기 및 다른 송신기에 제공하는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 신호원을 제공받은 수신기는,
    상기 기준 신호원과 인젝션 락 방식으로 위상과 주파수가 동조된 로컬 신호를 생성하는 수신측 신호 생성기를 포함하며,
    상기 신호 생성기에서 생성된 로컬 신호를 이용하여 외부로부터 수신한 수신 신호를 하향 변환하는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수신측 신호 생성기는, 상기 기준 신호원을 제공받는 전압 제어 발진기인 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기준 신호원은, PLL를 이용하여 기준 전압 제어 발진기에서 발생되는 신호인 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서
    상기 기준 신호원은, 상기 기준 전압 제어 발진기의 출력 신호이며,
    상기 출력 신호는, 상기 수신측 신호 생성기인 상기 전압 제어 발진기의 회로에 인가되는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기준 전압 제어 발진기 및 상기 수신측 신호 생성기의 전압 제어 발진기는, CMOS 및 바이폴라 소자를 이용한 트랜지스터를 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기준 전압 제어 발진기 및 상기 수신측 신호 생성기의 전압 제어 발진기는,
    제 1 및 제 2 트랜지스터로 구현된 크로스 커플러 쌍과,
    인덕터 및 캐패시턴스로 이루어진 공진 탱크와,
    전류원 트랜지스터로 구현된 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기준 신호원의 발진은 상기 공진 탱크의 공진 주파수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 기준 신호원의 주파수와 위상을 제어하기 위한 제어 블록을 포함하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 신호원은, 주파수 변환된 연속 파형(FMCW) 또는 디지털 코드로 변조된 디지털 변환된 파형을 갖는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 송신기와 상기 다른 송신기 및 상기 적어도 하나 이상의 수신기 각각은 금속 라인 또는 PCB(Printed Circuit Board) 상의 금속 라인으로 연결되는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 신호원을 체배하거나 분주하여 상기 다른 송신기 및 상기 적어도 하나 이상의 수신기에 인가하는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 신호원을 제공받은 송신기는,
    상기 기준 신호원을 입력받아 상기 기준 신호원과 위상이 동조된 송신 신호를 생성하는 송신 신호 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 송신 신호 생성기는, 전압 제어 발진기인 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 기준 신호원은, 기준 전압 제어 발진기를 이용하여 발생되는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기준 신호원은, 상기 기준 전압 제어 발진기의 출력 신호이며,
    상기 기준 전압 제어 발진기의 출력 신호는, 상기 전압 제어 발진기의 회로에 인가되는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 송신기 각각은,
    송신하기 위한 디지털 변조 신호를 기저 대역의 아날로그 신호 변환하는 디지털-아날로그 컨버터와,
    송신 신호에 대한 반송파를 생성하는 전압 제어 발진기와,
    상기 송신 신호를 이용하여 상기 기저 대역의 아날로그 신호의 중심 주파수가 반송파 주파수인 아날로그 신호로 변환하는 주파수 상향 변환기와,
    상기 주파수 상향 변환기의 출력 신호를 증폭하여 상기 송신 신호를 생성하는 전력 증폭기를 포함하는
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 송신기 각각은,
    송신 신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기와,
    상기 송신 신호의 출력을 높이기 위한 전력 증폭기와,
    상기 전력 증폭기에서 증폭된 송신 신호를 외부로 송신하기 위한 송신 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 수신기 각각은,
    외부로부터 에코 신호를 수신하는 수신 안테나와,
    상기 에코 신호를 증폭하는 증폭기와,
    상기 증폭기의 출력 신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환하는 주파수 하향 변환기 및
    상기 주파수 하향 변환기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하는
    다중 송수신 레이더 시스템.
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