KR20150102854A - 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템 및 방법 - Google Patents

주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150102854A
KR20150102854A KR1020140047426A KR20140047426A KR20150102854A KR 20150102854 A KR20150102854 A KR 20150102854A KR 1020140047426 A KR1020140047426 A KR 1020140047426A KR 20140047426 A KR20140047426 A KR 20140047426A KR 20150102854 A KR20150102854 A KR 20150102854A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
frequency
receiving
bit
band
Prior art date
Application number
KR1020140047426A
Other languages
English (en)
Inventor
박성욱
김기범
신동헌
Original Assignee
한국과학기술원
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 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Publication of KR20150102854A publication Critical patent/KR20150102854A/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
    • G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G01S13/341—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal wherein the rate of change of the transmitted frequency is adjusted to give a beat of predetermined constant frequency, e.g. by adjusting the amplitude or frequency of the frequency-modulating signal
    • 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
    • G01S13/0218—Very long range radars, e.g. surface wave radar, over-the-horizon or ionospheric propagation systems
    • 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
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G01S7/352—Receivers
    • G01S7/356—Receivers involving particularities of FFT processing

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

주파수변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템 및 방법이 제시된다.
주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 방법에 있어서, 아날로그-디지털 변환기(A/D Converter)로부터 비트 신호를 디지털 신호 처리부에 입력 받는 단계; 상기 비트 신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation; FFT) 계산을 통해 고속 푸리에 변환 스펙트럼 상에서 최고점의 주파수 값을 얻는 단계; 및 상기 최고점의 주파수 값을 양분선택적 주파수 추정법(Dichotomous Frequency Estimation)을 사용하여 최고 주파수 값을 얻는 단계를 포함한다.

Description

주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템 및 방법{System and Method for Ku-band Long Range Radar using Frequency-modulated Continuous Wave}
본 발명은 선형성을 개선하며 신호의 위상 잡음을 개선하여 탐지 거리에 대한 정확성을 높일 수 있는 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템 및 방법에 관한 것이다.
인체나 물체의 무접촉 탐지를 위한 방법으로 초음파 감지센서를 이용하거나, 원형편파(CW)를 이용한 무선 감지 시스템이 있다. 먼저, 초음파 감지센서는 근거리 측정에 사용가능 하지만, 건설장비와 같은 심각한 잡음 환경에서는 오동작을 유발하고 악천후 환경에서는 정상적인 거리측정이 불가능하다. 그리고, 원형 편파의 레이더 시스템은 구조가 간단하고 가격이 싸다는 장점이 있지만, 탐지거리가 짧고 탐지 속도가 느려 큐밴드(Ku-Band) 장거리 레이더 시스템에는 적합하지 않다.
주파수 변조 및 연속파(Frequency-modulated Continuous Wave; FMCW) 레이더 방식은 거리를 측정하기 위하여 사용하는 방식으로, 주파수 변조 방법을 더한 방법이다. 주파수 변조 및 연속파(FMCW)는 송신과 수신 주파수에서 두 주파수의 차가 발생할 때, 믹서를 통과한 IF 주파수를 통하여 물체의 거리를 구할 수 있다. 특히, 환경의 영향을 적게 받고 저가 설계가 가능하며, 소형화 및 설치가 용이하다는 장점이 있다.
주파수 변조 및 연속파(FMCW) 레이더 시스템들은 널리 사용되어 왔다. 그러한 시스템들에서, 타겟에 대한 범위는 송신되는 RF(Radio Frequency) 신호의 주파수를 체계적으로 변경함으로써 측정된다. 통상적으로, 레이더는 송신된 주파수가 시간에 따라 선형적으로 변경하도록 배치되고, 예를 들어 삼각형 또는 톱니형 주파수 스위프가 구현된다. 이러한 주파수 스위프는 매 순간마다 송신된 신호상에 '타임스탬프(Time Stamp)'를 효율적으로 위치시키며, 송신된 신호와 타겟으로부터 복귀된 신호(즉, 반사되거나 수신된 신호)사이의 주파수 차는 타겟 범위의 측정을 제공하도록 사용될 수 있다. 또한, 주파수 변조 및 연속파(FMCW) 레이더에 의해 제공되는 범위 정보의 정확성이 주파수 스위프의 선형성에 의존하므로, 주파수 스위프 선형성을 향상시키기 위해 다양한 테크닉들을 제안되었다.
일반적인 주파수 변조 및 연속파(FMCW) 레이더에서, 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator; VCO)는 전압 변화를 대응하는 주파수 변화로 변환하도록 사용된다. 고품질 선형 전압 변화(예로써, 삼각 또는 톱니 파형)를 생성하는 것이 사소한 것일지라도, 전압 제어 발진기(VCO)에 대응하는 주파수 변화에 따른 변환은 종종 FMCW 레이더의 범위 분해능을 심각하게 격하시키는 현저한 비선형성들의 도입을 결과적으로 나타낸다.
전압 제어 발진기(VCO)의 응답 특성들에서 어떠한 선형성에 대해 보상하기 위해 전압 제어 발진기(VCO)에 적용되는 전압 튜닝 신호를 수정 또는 사전에 왜곡시키는 것 또한 공지되어 있다. 아날로그 사전 왜곡은 파형이 약 2 내지 5% 내에서 선형적으로 생성되도록 허용하지만, 그 테크닉은 온도 영향 및 노화에 민감하다. 전압 제어 발진기(VCO) 튜닝 신호의 디지털 사전 왜곡 또한 공지되어 있으며 룩업 테이블(look-up table)을 생성하도록 전압 제어 발진기(VCO)의 주파수 튜닝 특징을 측정하는 단계를 포함한다. 룩업 테이블의 사용은 전압 제어 발진기(VCO)에 적용되는 튜닝신호가 임의의 전압 제어 발진기(VCO) 비선형성들을 보상하기 위해 수정되는 것을 가능하게 한다, 이러한 테크닉들은 그에 따라 저비용 FMCW 레이더 애플리케이션들에서 일부의 성공을 통해 사용되어 왔다. 그러나, 그 테크닉은 전압 제어 발진기(VCO)를 변조하는 원치 않는 디지털 노이즈를 피하기 위한 신중한 디자인을 요구한다.
상술한 바와 같은 선형성을 향상시키기 위한 발명의 예로, 특허공개 제 10-2007-0065416호 "향상된 주파수 스위프 선형성을 갖는 FMCW 레이더"가 공개되어 있다.
상기 공개 발명에서 FMCW 레이더는 스웹트 주파수 신호를 생성하기 위한 주파수 스위프 생성기와 상기 스웹트 주파수 신호의 일부를 수신하고, 상기 스웹트 주파수 신호의 주파수와 상기 스웹트 주파수 신호로부터 얻어지는 시간 변위된 스웹트 주파수 신호의 주파수 사이의 차이와 같은 기준 차 주파수(Difference-frequency) 신호를 생성하기 위한 판별기와, 상기 스웹트 주파수 신호로부터 상기 레이더에 의해 송신될 신호를 생성하기 위한 송수신기로서, 상기 레이더에 의해 송신되는 신호의 주파수와 원격 타겟(들)으로부터 상기 레이더에 리턴되는 신호의 주파수 사이의 차이와 같은 주파수의 타겟 차 주파수 신호 또한 생성하는 상기 송수신기와, 상기 기준 파주파수 신호의 주파수로부터 레이트에서 상기 타겟 차 주파수 신호를 샘플링하기 위한 ADC(Analogue-to-Digital Converter)를 포함하며, 상기 판별기가 상기 시간 변위된 주파수 스웹트 신호를 생성하기 위한 광학적 지연 수단을 포함하는 발명이다.
따라서, FMCW 레이더의 선형성을 개선하며 신호의 위상 잡음을 개선하여 탐지 거리에 대한 정확성을 높이고, 타겟에 대한 인식률을 높이는 FMCW 레이더 시스템 개발이 요구된다.
특허 공개번호 제10-2007-0065416호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 레이더의 탐지 영역을 확대하고, 주파수 변조 및 연속파 레이터의 선형성을 개선하며 신호의 위상 잡음을 개선하여 탐지 거리에 대한 정확성을 높이고, 타겟에 대한 인식률을 높이는 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 방법은 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 방법에 있어서, 아날로그-디지털 변환기(A/D Converter)로부터 비트 신호를 디지털 신호 처리부에 입력 받는 단계; 상기 비트 신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation; FFT) 계산을 통해 고속 푸리에 변환 스펙트럼 상에서 최고점의 주파수 값을 얻는 단계; 및 상기 최고점의 주파수 값을 양분선택적 주파수 추정법(Dichotomous Frequency Estimation)을 사용하여 최고 주파수 값을 얻는 단계를 포함한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템은 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템에 있어서, 타겟을 감지하는 신호를 방사하는 송신부와, 상기 송신부로부터 방사된 신호가 물체 및 생체의 움직임으로 주파수 천이되어 반사되어 오는 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에서 수신된 RF 신호에서 비트 신호를 생성하는 동위상 혼합부 및 구적위상 혼합부; 및 상기 동위상 혼합부 및 상기 구적위상 혼합부에서 출력된 상기 비트 신호에서 최고 주파수 검출 알고리즘을 이용하여 거리를 구하는 디지털 신호 처리부를 포함한다.
아날로그-디지털 변환기에서 변환된 각각의 디지털 신호로부터 상기 비트 신호를 검출하고 비트 주파수를 고속 푸리에 변환을 통해서 타겟을 판별하고, 양분선택적 주파수 추정법을 사용하여 최고 주파수 값을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, FMCW 레이더의 선형성을 개선하며 신호의 위상 잡음을 개선하여 탐지 거리에 대한 정확성을 높이고, 타겟에 대한 인식률을 높일 수 있다.
또한, 헤테로다인 수신단의 하향 변화된 IF신호를 최종단의 IQ신호 세기에 따라 이득을 조절(Automation Gain Control; AGC)함으로써 시스템의 전반적인 수신 감도를 향상 시킬 수 있다.
또한, 송신된 신호가 타겟에 의해 전이되어 수신된 신호에서 빠르고 정밀한 거리정보 추출 알고리즘을 이용하여 탐지율이 높고 정확한 인식률을 가질 수 있는 효과가 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 방법은 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 방법에 있어서, 아날로그-디지털 변환기(A/D Converter)로부터 비트 신호를 디지털 신호 처리부에 입력 받는 단계; 상기 비트 신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation; FFT) 계산을 통해 고속 푸리에 변환 스펙트럼 상에서 최고점의 주파수 값을 얻는 단계; 및 상기 최고점의 주파수 값을 양분선택적 주파수 추정법(Dichotomous Frequency Estimation)을 사용하여 최고 주파수 값을 얻는 단계를 포함한다.
다른 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템은 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템에 있어서, 타겟을 감지하는 신호를 방사하는 송신부와, 상기 송신부로부터 방사된 신호가 물체 및 생체의 움직임으로 주파수 천이되어 반사되어 오는 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에서 수신된 RF 신호에서 비트 신호를 생성하는 동위상 혼합부 및 구적위상 혼합부; 및 상기 동위상 혼합부 및 상기 구적위상 혼합부에서 출력된 상기 비트 신호에서 최고 주파수 검출 알고리즘을 이용하여 거리를 구하는 디지털 신호 처리부를 포함한다.
아날로그-디지털 변환기에서 변환된 각각의 디지털 신호로부터 상기 비트 신호를 검출하고 비트 주파수를 고속 푸리에 변환을 통해서 타겟을 판별하고, 양분선택적 주파수 추정법을 사용하여 최고 주파수 값을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 관한 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 FMCW(Frequency-modulated continuous wave)를 이용한 큐밴드(Ku-Band) 장거리 레이더 시스템에 관한 것이다 FMCW의 파형은 전압 제어 발진기(voltage Controlled Oscillator; VCO)를 통하여 주파수를 변조할 경우 파형의 비선형성으로 인하여 정확한 물체의 거리를 계산하기 어렵과 된다. 이러한, 비선형성을 해결하기 위하여 위상 고정루프(Phase Locked Loop; PLL)과 직접 디지털 합성기(Direct Digital Synthesizer; DDS)를 함께 사용하고, PLL을 통해 전압 제어 발진기(VCO)를 제어하고 DDS를 이용하여 주파수 분해능을 보상하는 방법으로 선형성을 개선한다. 그리고, 수신 시스템의 감도를 향상 시키기 위해 수신단의 IQ신호(In-phase and Quadrature-phase Signal) 세기에 따른 하향 변화된 IF주파수를 자동이득제어(Automation Gain Control; AGC)하는 시스템이 제시된다. 또한, 일반적으로 사용하는 FFT의 주파수간 분해능(Resolution)을 높이기 위해 비트 샘플링 주파수에 제로 값들을 더하는 제로 페이딩(Zero-Padding) 대신 DSP의 저장공간을 많이 차지하지 않으면서 고속 거리 계산이 용이한 양분선택적 주파수 추정법(Dichotomous Frequency Estimation)을 사용하여 고속, 정밀의 장거리의 타겟 탐지 능력을 향상시킨다.
그리고, 송신안테나로부터 송신되는 파형을 만들기 위해 사용되는 일부 주파수(LO)는 수신부 안테나에서 수신된 파형(RF)와 혼합되어 IF 신호를 내보내게 되고, 검출된 IF 신호를 저 잡음 하향 변환기(Low-Noise Down Converter)를 거치는 슈퍼 헤테로다인(Super-Heterodyne) 구조로, 최종 IQ 신호(In-phase and Quadrature-phase Signal)의 세기에 따라 하향 변환된 IF 신호에 자동 이득 제어(Automation Gain Control)를 하여 수신 시스템의 감도를 개선하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 IQ 신호는 아날로그-디지털 변환기(A/D Converter)에서 디지털 신호로 변환되고 디지털 신호로부터 비트 신호를 검출하여 비트 주파수를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation; FFT)을 통해서 물체의 거리를 판별하게 된다. 이 때, 정밀한 거리 계산을 위해서 FFT에서 얻은 유한개의 주파수에서 원하는 주파수 영역의 최고 값을 구하는 과정을 거친다. 일반적으로 샘플링된 신호에 제로 값을 더해(Zero padding) 조밀한 영역의 FFT과정을 통해 정밀한 거리 계산을 하는데, 이 방법은 DSP에 많은 메모리 공간을 요구하게 되어 고속 거리측정판별에 불리하다. 본 발명에서는 정확하면서 고속의 거리 계산을 위해 추가적인 제로 값을 더하지 않고도 정밀한 거리 계산이 가능한 양분선택적 주파수 추정법(Dichotomous Frequency Estimation)을 사용하여 고속, 정밀의 장거리의 타겟 탐지 능력을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW를 이용한 장거리 레이더 시스템의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 장거리 레이더 시스템은 물체를 탐지하기 위해 RF신호를 생성하고 안테나를 통해 신호를 보내는 송신단과, 방사된 신호에 물체를 탐지하여 주파수가 천이되고 반사되어 돌아오는 신호를 수신하는 수신단으로 구성된다. 또한, 본 발명의 레이더 시스템은 큐(Ku) 밴드대열을 사용하여 구현된다.
본 발명의 레이더 시스템에서, 송신단은 소스신호를 생성 출력하기 위한 기준신호 발생기(11)와, 상기 기준신호 발생기(11)의 출력신호를 수신하여 823MHz의 소스신호를 생성하기 위한 PLL1(12)과, 상기 PLL1(12)신호를 수신하여 중간 주파수(IF) 생성을 위한 신호를 출력하기 위한 DDS(13)신호의 16분주기와(14), 상기 DDS(13)신호의 출력 조절을 위한 마이크로 컨트롤러(47)와, 상기 PLL1(12) 출력신호와, 상기 DDS(13) 신호를 분주하는 16분주기(14) 출력 신호와 전이되어 중간 주파수를 생성 출력하기 위한 IF혼합기(15)와, 상기 IF혼합기(15)에서 생성 출력된 중간 주파수에서 불필요한 주파수 성분을 제거하기 위한 세라믹필터(ceramic filter)(16)와, 상기 세라믹필터(16)의 출력신호를 수신하여 신호를 증폭하기 위한 중간 주파수 증폭기(17)와, 상기 중간 주파수 증폭기(17)의 신호를 수신하여 분주하기 위한 8분주기와(18), 상기 8분주기(18)를 수신하여 RF출력신호를 얻기 위한 PLL2(19)와, 상기 PLL2(19)의 출력신호를 받아 Ku 밴드 대역의 RF 신호를 출력하기 위한 2체배기(20)와, 상기 2체배기(20)에서 출력되는 RF의 불필요한 주파수 성분을 제거하기 위한 대역통과필터(BPF)(21)와, 상기 대역통과필터(21)를 통과한 신호를 구동증폭하기 위한 구동증폭기(22)와, 송신을 위한 출력신호의 전력증폭을 위한 전력증폭기(23)와, 송신을 위한 RF신호를 방사하기 위한 송신안테나(24)로 구성된다,
본 발명의 수신단은, 도 1에 도시한 바와 같이, 수신된 RF신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(26)와, 상기 저잡음 증폭기(26)의 신호와 DDS(13)의 출력신호를 수신하여 중간 주파수(IF)를 생성하기 위한 IF혼합기(27)와, 상기 IF혼합기(27) 출력신호의 불필요한 주파수 성분을 제거하기 위한 대역통과필터(28)와, 상기 대역통과필터(28)를 통과한 IF신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(29)와, 상기 기준신호 발생기(11)의 출력신호를 수신하여 2.3GHz의 소스신호를 생성하는 발진기(31)와, 상기 발진기(31)의 출력신호와 상기 저잡음 증폭기(29)의 출력신호를 수신하여 중간 주파수(IF)를 생성하기 위한 IF혼합기(30)와, 상기 IF혼합기(30)의 출력신호에서 불필요한 주파수 성분을 제거하기 위한 대역통과필터(32)와, 상기 대역통과필터(32)의 출력신호레벨을 일정하게 유지시키기 위한 자동 이득 제어(Automation Gain Control; AGC)증폭기(33)와, 디지털 신호 처리부(Digital Signal Processor; DSP)(46)의 제어신호를 통해 상기 자동이득 제어 증폭기(33)의 전압을 변화시키는 전압제어기(48)와, 상기 자동이득제어 증폭기의 신호를 수신하여 중간 주파수(IF) 생성을 위한 PLL3(34)와, 상기 자동이득제어 증폭기의 신호를 출력 신호와 전이되어 중간 주파수를 생성 출력하기 위한 IF혼합기(35)와, 상기 IF혼합기(35)의 출력신호에서 불필요한 주파수 성분을 제거하기 위한 쏘우 필터(saw filter)(36)와, 상기 쏘우 필터(36)의 출력신호레벨을 일정하게 유지시키기 위해 전압제어기(48)의 제어를 받는 자동이득 제어 증폭기(37)와, 상기 자동이득 제어 증폭기(37) 로부터 출력신호를 수신하여 동위상(Inphase; I) 혼합기(42b)와, 90도 위상 지연(41)을 거쳐 구적위상(Quadrature; Q)로 입력시키기 위한 전력분배기(40)와, 각각 비트 신호를 생성하기 위한 상기 기준신호 발생기(11) 의 출력신호를 수신하여 480MHz를 출력하는 PLL4(39)와, 상기 동위상 혼합기(42b)에서 출력된 비트 신호에서 비트 신호에서 원하지 않는 주파수 신호를 제거하기 위한 저역 통과 필터(43b)와, 상기 저역 통과 필터(43b)의 출력신호레벨을 일정하게 유지시키기 위해 전압제어기(48)의 제어를 받는 자동이득 제어 증폭기(44b)와, 상기 자동이득 제어 증폭기(44b)에서 출력되는 비트 신호를 디지털신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털변환기(A/D컨버터) (45b)를 포함한다. 상기 구적위상 혼합기(42a)에서 출력된 비트 신호를 생성하는 구성(42a~45a)와 동일하게 구성(42b~45b)될 수 있다. 상기 아날로그-디지털변환기(45a)(45b)로부터 출력된 각각의 디지털신호로부터 비트 신호를 검출하여 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 통해서 타겟을 인식하기 위한 디지털 신호 처리부(Digital Signal Processor; DSP) (46)를 포함하여 구성된다.
다시 말하면, 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템은 수신부, 동위상 혼합부 및 구적위상 혼합부, 그리고 디지털 신호 처리부를 포함한다.
주파수변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템은 타겟을 감지하는 신호를 방사하는 송신부와, 상기 송신부로부터 방사된 신호가 물체 및 생체의 움직임으로 주파수 천이되어 반사되어 오는 신호를 수신하는 수신부와, 상기 수신부에서 수신된 RF신호에서 비트 신호를 생성하는 동위상 혼합부 및 구적위상 혼합부와, 상기 동위상 혼합부 및 상기 구적위상 혼합부에서 출력된 비트 신호에서 최고 주파수 검출 알고리즘을 이용하여 탐지 및 거리를 구하는 디지털 신호 처리부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 송신부는 소스신호를 생성 출력하는 기준신호 발생기와, 상기 기준신호 발생기로부터 출력된 기준신호를 통해 중간 주파수신호를 출력하는 제1 위상 고정루프 및 제2 위상 고정루프와, 직접 디지털 합성기와, 신호를 방사하는 송신안테나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 수신부는 상기 주파수 천이되어 반사되는 신호를 수신하는 수신안테나와, 상기 수신안테나로 수신된 신호의 최대 수신감도 출력을 위한 저잡음 증폭기와, 상기 기준신호 발생기로부터 출력된 기준신호를 통해 수신된 주파수를 중간 주파수신호를 출력하는 제3 위상 고정루프와, 상기 하향 변화된 중간 주파수의 이득을 제어하는 자동이득제어와, 각각의 비트 신호 생성을 위한 및 제4 위상 고정루프를 포함한 동위상 혼합부 및 구적위부 혼합부와, 상기 동위상 혼합부 및 구적위상 혼합부에서 생성된 각각의 비트 신호의 증폭을 위한 중간 주파수 증폭기와, 증폭되어 전달된 상기 각각의 비트 신호에서 원하는 주파수 대역을 통과시키는 대역통과필터와, 상기 각각의 비트 신호에 대해서 아날로그신호를 디지털 신호로 출력하는 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다.
한편, 제1 위상 고정루프는, 상기 기준신호 발생기로부터 출력된 신호를 수신하는 위상비교기와, 상기 위상비교기의 출력신호를 필터링하기 위한 저역 통과 필터와, 상기 저역 통과 필터의 출력신호를 수신하여 소스신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(VCO)와, 상기 전압 제어 발진기(VCO)의 출력신호를 상기 위상비교기로 피드백시키기 위한 분주기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분주기는 16분주기인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제2 위상 고정루프는, 상기 기준신호 발생기로부터 출력된 신호를 수신하는 위상비교기와, 상기 위상비교기의 출력신호를 필터링하기 위한 저역 통과 필터와, 상기 저역 통과 필터의 출력신호를 수신하여 소스신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(VCO)와, 상기 전압 제어 발진기(VCO)의 출력신호를 상기 위상비교기로 피드백시키기 위한 분주기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분주기는 64분주기인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제3 위상 고정루프는, 상기 기준신호 발생기로부터 출력된 신호를 수신하는 위상비교기와, 상기 위상비교기의 출력신호를 필터링하기 위한 저역 통과 필터와, 상기 저역 통과 필터의 출력신호를 수신하여 소스신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(VCO)와, 상기 전압 제어 발진기(VCO)의 출력신호를 상기 위상비교기로 피드백시키기 위한 분주기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분주기는 32분주기인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제4 위상 고정루프는, 상기 기준신호 발생기로부터 출력된 신호를 수신하는 위상비교기와, 상기 위상비교기의 출력신호를 필터링하기 위한 저역 통과 필터와, 상기 저역 통과 필터의 출력신호를 수신하여 소스신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(VCO)와, 상기 전압 제어 발진기(VCO)의 출력신호를 상기 위상비교기로 피드백시키기 위한 분주기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분주기는 160분주기인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 하향 변화된 중간 주파수의 이득을 수신부의 동위상 및 구적위상 신호의 세기에 의해 자동이득제어를 특징으로 하는 FMCW를 이용한 Ku-Band 장거리 레이더 시스템.
상기 디지털 신호 처리부는 아날로그-디지털 변환기에서 변환된 각각의 디지털 신호로부터 비트 신호를 검출하고 비트 주파수를 고속 푸리에 변환을 통해서 타겟을 판별하며, 상기 디지털 신호 처리부에서의 타겟을 판별하는 것은 양분선택적 주파수 추정법을 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 시스템에서, 공진단을 구성하는 PLL1(12) 및 PLL2(19)와 PLL3(34), PLL4(39)의 상세 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, PLL1(12)은, 상기 기준신호 발생기(11)로부터 출력된 신호를 수신하는 위상비교기와, 상기 위상비교기(100)의 출력신호를 필터링하기 위한 저역 통과 필터(LPF)(101)와, 상기 저역 통과 필터(101)의 출력신호를 수신하여 소스신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(VCO)(102)와, 상기 전압조정발긴지(102)의 출력신호를 상기 위상비교기(100)로 피드백시키기 위한 16분주기(103)를 포함하여 구성된다.
또한, PLL2(19)는, 상기 8분주기(18)로부터 출력된 신호를 수신하는 위상비교기(110)와, 상기 위상비교기(110)의 출력신호를 필터링하기 위한 저역 통과 필터(LPF)(111)와, 상기 저역 통과 필터(111)의 출력신호를 수신하여 소스신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(VCO)(112)와, 상기 전압 제어 발진기(VCO)(112)의 출력신호를 상기 위상비교기(110)로 피드백시키기 위한 64분주기(113)를 포함하여 구성된다.
또한, PLL3(34)는, 상기 기준신호 발생기(11)로부터 출력된 신호를 수신하는 위상비교기(120)와, 상기 위상비교기(120)의 출력신호를 필터링하기 위한 저역 통과 필터(LPF)(121)와, 상기 저역 통과 필터(121)의 출력신호를 수신하여 소스신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(VCO)(122)와, 상기 전압 제어 발진기(VCO)(122)의 출력신호를 상기 위상비교기(120)로 피드백시키기 위한 32분주기(123)를 포함하여 구성된다.
또한, PLL4(39)는, 상기 기준신호 발생기(11)로부터 출력된 신호를 수신하는 위상비교기(130)와, 상기 위상비교기(130)의 출력신호를 필터링하기 위한 저역 통과 필터(LPF)(131)와, 상기 저역 통과 필터(131)의 출력신호를 수신하여 소스신호를 생성하기 위한 전압 제어 발진기(VCO)(132)와, 상기 전압 제어 발진기(VCO)(132)의 출력신호를 상기 위상비교기(130)로 피드백시키기 위한 160분주기(133)를 포함하여 구성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송수신용 혼 안테나의 방사 패턴도이다.
이하 본 발명의 상술한 레이더 시스템의 실시예의 구성에 관한 작용설명을 하기로 한다.
본 발명의 송신단은 상기 기준신호 발생기(11)를 통해 10MHz 소스신호를 생성 출력한다. 이 신호는 PLL1(12)에 전달되고 PLL1(12)의 기준주파수(Reference Frequency)로 위상비교기(100)에 입력되고 저역 통과 필터(101)를 거쳐 전압 제어 발진기(VCO)(102)에 입력된다. PLL1(12)의 전압 제어 발진기(VCO) (102)는 823MHz의 신호를 생성하고 16분주기(103)(S=16)와 함께 피드백루프를 이룬다. 상기 기준신호 발생기(11)의 300MHz는 DDS(13)의 클럭 주파수로 입력된다. 본 발명에서는 PLL과 함께 높은 주파수 분해능을 가지는 DDS를 함께 사용하고 이를 다시 8분주함으로써 출력신호의 위상잡음을 개선하고 전력손실을 줄여주어 타겟의 탐지율이 높아지도록 구성하였다. DDS의 높은 주파수 분해능에 의해 시스템의 중간 주파수(IF)의 생성을 위하여 DDS로부터 736MHz~1000MHz대역의 신호를 출력하여 16분주기에 공급한 출력신호와 PLL1(12)의 823MHz를 중간 주파수 혼합기(15) 공급하여 중간 주파수 869MHz~885.5MHz가 출력된다. DDS(13)의 신호 출력은 마이크로 컨트롤러(Microcontroller)(47)에서 조절된다. 중간 주파수에서 불필요한 하모닉 성분을 제거하기 위하여 대역통과필터(BPF)(16)를 사용한다. 중간 주파수 증폭기(17)를 거친 신호는 8분주기(18)를 거쳐 PLL2(19)의 위상비교기(110)에 기준 주파수로 입력된다. PLL2(19)에서 원하는 RF출력 신호를 얻기 위하여 6.5GHz~7.5GHz의 전압 제어 발진기(VCO)(112)를 사용하였으며, 주파수 동기를 위해 저역 통과 필터(LPF)(111)와 64분주기(113)를 사용하였다. PLL2(19)를 통과한 신호는 2체배기(20)를 거쳐 Ku 밴드 대역의 13GHz~15GHz의 RF신호를 출력한다. 상기 2체배기(20)를 거친 신호는 정확한 대역만을 통과시키기 위하여 대역통과필터(BPF)(21)를 지난다. 상기 대역통과필터(BPF)(21)의 출력신호는 구동증폭기(22)와 전력증폭기(23)을 통해 송신을 위한 출력신호의 전력 증폭이 이루어지며 큐(Ku) 밴드대역의 안테나로 RF신호가 송신된다.
수신된 RF신호는 원하는 RF출력신호를 얻기 위해 저잡음 증폭기(26)를 통과한다. 시스템의 중간 주파수(IF) 생성을 위하여 송신단의 DDS(13)에서 출력되어 나온 신호가 중간 주파수 혼합기(27)에 공급하고 저잡음 증폭기(LNA)(26)의 출력신호 869MHz~885.5MHz와 전이되어 중간 주파수 13.12GHz
Figure pat00001
의 IF신호가 출력되며
Figure pat00002
는 타겟에서 반사되어 수신된 도플러 주파수를 의미한다. 중간 주파수에서 불필요한 하모닉 성분을 제거하기 위하여 대역통과필터(BPF)(28)를 사용한다. 상기 대역통과필터(BPF)(28)의 출력신호와 상기 발진기(31)의 2.3GHz를 중간 주파수 혼합기(30)에 공급하여 중간 주파수 920Hz의 신호를 출력한다. 상기 중간 주파수 혼합기(30)에 출력된 신호의 레벨에 따라 자동제어 전압을 변화시켜 출력 신호의 레벨을 일정하게 유지시키는 자동 이득제어(Automation Gain Control; AGC)(33)증폭기에 입력된다. PLL3(34)는 상기 기준신호 발생기(11) 10MHz를 기준소스로 사용하여 원하는 RF출력 신호를 얻기 위하여 1.2GHz~2.2GHz의 전압 제어 발진기(VCO)(122)를 사용하였으며 주파수 동기를 위해 저역 통과 필터(LPF)(121)와 32분주기(123)를 사용하였다. PLL3(34)를 통과한 신호는 상기 자동이득제어(33)증폭기의 출력신호와 중간 주파수 혼합기(35)에 공급되어 중간 주파수 480MHz가 출력된다. 상기 중간 주파수 혼합기(35)를 지난 중간 주파수는 전력분배기(38)를 통과하여 각각 동위상 혼합기(42b)및 구적위상 혼합기(42a)에서 전력분배기(40)로부터 출력된 PLL4(39)의 480MHz 신호와 함께 공급되어 비트 신호로 생성된다. 상기 PLL4(39)는 상기 기준신호 발생기(11) 3MHz를 기준소스로 사용하여 원하는 출력 신호를 얻기 위하여 400MHz~500MHz의 전압 제어 발진기(VCO)(132)를 사용하였으며 주파수 동기를 위해 저역 통과 필터(LPF)(131) 와 160분주기(133)를 사용하였다. 상기 동위상 혼합기(42b)에서 출력된 비트 신호는 IF 저역 통과 필터(LPF)(43b)에서 원하는 주파수 영역만 출력한다. 상기 저역 통과 필터(43b)에 출력된 신호는 신호의 레벨에 따라 자동 제어 전압을 변화시켜 출력 신호레벨을 일정하게 유지시키는 자동이득 제어 증폭기(44b)에 입력된다. 구적위상 비트 신호 생성과정은 상기의 동위상 비트 신호생성과정과 동일하게 수행될 수 있다.
상기 AGC증폭기(44a)(44b)에서 출력된 비트 신호는 아날로그-디지털 변환기(A/D Converter)(45a)(45b)에서 디지털 신호로 변환되고, 디지털 신호 처리부(DSP)(46)로 전송된다. 상기 디지털 신호 처리부(DSP)(46)에서 비트 신호의 세기에 따라 전압제어기(48)에 제어신호를 보낸다. 상기 전압제어기(48)의 출력신호는 신호레벨을 일정하게 유지시키는 자동이득 제어 증폭기(33)(37)(44a)(44b)에 입력된다. 상기 디지털 신호 처리부(DSP)(46)에서 디지털 신호로부터 비트 신호를 검출하여 비트 주파수를 고속 푸리에 변환(FFT)를 통해서 물체의 거리를 판별하게 된다. FMCW레이더 시스템의 송신과 수신 주파수에서 두 주파수의 차를 이용하여 거리를 구한다. 대역폭이
Figure pat00003
이고, 송수신 주파수의 차가 f r , PRF(Pulse Repetition Frequency)가 f m 일 때, 레이더로부터 물체까지 거리 R은 다음과 같다.
Figure pat00004
여기서, c는 빛의 속도 3×108m/s 이며, 송신 후 수신간의 시간 간격
Figure pat00005
는 2R/c로 나타난다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신된 신호와 송신된 신호의 주파수 차가 발생할 때, 믹서를 통과한 중간 주파수를 통하여 물체의 거리를 구하는 과정을 나타낸 도이다.
디지털 비트 신호에서 FFT과정을 거쳐 최고 점의 비트 주파수를 DSP에서 계산할 때, 주어진 샘플링 비트 신호에서 원하는 곳의 최고 주파수를 찾는 과정은 정확한 거리와 속도 계산을 위해 중요하다. 일반적으로 FFT의 주파수간 분해능(Resolution)을 높이기 위해 비트 샘플링 주파수에 제로 값들을 더해 FFT계산을 함으로써 해결하는데, 이로 인해 DSP의 저장공간을 많이 차지하고 고속 거리 계산에 어려움이 있다. 본 발명에서는 주어진 샘플링 비트 신호만으로 정확한 FFT계산이 가능한 양분선택적 주파수 추정법을 사용하여 DSP의 거리 계산속도와 정확성을 높였다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양분선택적 주파수 추정법에 대한 단계를 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 단계(210)에서, 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 방법에 있어서, 아날로그-디지털 변환기(A/D Converter)로부터 비트 신호를 디지털 신호 처리부에 입력 받을 수 있다.
단계(220)에서, 상기 비트 신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation; FFT) 계산을 통해 고속 푸리에 변환 스펙트럼 상에서 최고점의 주파수 값을 얻을 수 있다.
단계(230)에서, 상기 최고점의 주파수 값을 양분선택적 주파수 추정법(Dichotomous Frequency Estimation)을 사용하여 최고 주파수 값을 얻을 수 있다.
그리고, 비트 신호는 사인 커브(sine curve)들의 합으로 표현할 수 있기 때문에, 아날로그-디지털변환기(45a)(45b)에서 나온 N개의 IF비트 신호 s(k)는 다음 식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00006
여기서, f는 신호 주파수, f s 는 A/D 컨버터 샘플링 주파수, 그리고 w(k)는 제로 평균값을 가지는 가우시안 노이즈이다. 이산 고속 푸리에 변환(Discrete FFT; DFFT)과정 후 최고 주파수 값은 최대공산(Maxium-likelihood; ML) 추정법에 의하여 ML 최대 주파수 값 f ML 은 다음 식으로 나타난다.
Figure pat00007
다음으로,
Figure pat00008
으로 두고 m을 중심으로 m-1부터 m+1까지 영역에 대한 양분선택적 주파수 추정법을 시행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양분 선택적 주파수 추정법의 최댓값을 구하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
여기서, m-1부터 m+1까지의 로컬 영역에서 최댓값 추정을 위한 반복횟수는 CRB(Cramer-Rao bound) 값에 도달함에 따라 결정된다. 나머지 상세한 설명은 일반 알고리즘에 통용되는 서술이므로 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 범주에 속하는 다양한 실시 예 중의 하나이다. 예를 들면, 본 발명의 도 1및 도 2의 시스템 구성은 출력 RF신호에 따라서 다양하게 구현될 수 있다.
또한, 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100, 110, 120, 130: 위상비교기
101, 111, 121, 131: 저역 통과 필터
102, 112, 122, 132: 전압 제어 발진기(VCO)
103: 16분주기
113: 64분주기
123: 32분주기
133: 160분주기

Claims (3)

  1. 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 방법에 있어서,
    아날로그-디지털 변환기(A/D Converter)로부터 비트 신호를 디지털 신호 처리부에 입력 받는 단계;
    상기 비트 신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation; FFT) 계산을 통해 고속 푸리에 변환 스펙트럼 상에서 최고점의 주파수 값을 얻는 단계; 및
    상기 최고점의 주파수 값을 양분선택적 주파수 추정법(Dichotomous Frequency Estimation)을 사용하여 최고 주파수 값을 얻는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 방법.
  2. 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템에 있어서,
    타겟을 감지하는 신호를 방사하는 송신부와, 상기 송신부로부터 방사된 신호가 물체 및 생체의 움직임으로 주파수 천이되어 반사되어 오는 신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신부에서 수신된 RF 신호에서 비트 신호를 생성하는 동위상 혼합부 및 구적위상 혼합부; 및
    상기 동위상 혼합부 및 상기 구적위상 혼합부에서 출력된 상기 비트 신호에서 최고 주파수 검출 알고리즘을 이용하여 거리를 구하는 디지털 신호 처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디지털 신호 처리부는
    아날로그-디지털 변환기에서 변환된 각각의 디지털 신호로부터 상기 비트 신호를 검출하고 비트 주파수를 고속 푸리에 변환을 통해서 타겟을 판별하고, 양분선택적 주파수 추정법을 사용하여 최고 주파수 값을 얻는 것
    을 특징으로 하는 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템.
KR1020140047426A 2014-02-28 2014-04-21 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템 및 방법 KR20150102854A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140024065 2014-02-28
KR1020140024065 2014-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150102854A true KR20150102854A (ko) 2015-09-08

Family

ID=54243516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140047426A KR20150102854A (ko) 2014-02-28 2014-04-21 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150102854A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102091974B1 (ko) * 2019-07-25 2020-03-24 정기섭 Fmcw 레이더를 이용한 위치 추적 및 호흡(심박) 패턴 측정 방법
KR20230019262A (ko) * 2020-08-05 2023-02-07 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 측거 장치, 측거 방법 및 레이더 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102091974B1 (ko) * 2019-07-25 2020-03-24 정기섭 Fmcw 레이더를 이용한 위치 추적 및 호흡(심박) 패턴 측정 방법
WO2021015559A1 (ko) * 2019-07-25 2021-01-28 (주)비타 Fmcw 레이더를 이용한 위치 추적 및 호흡 패턴 측정 방법 및 장치
KR20230019262A (ko) * 2020-08-05 2023-02-07 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 측거 장치, 측거 방법 및 레이더 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7187321B2 (en) Interference determination method and FMCW radar using the same
JP3222075U (ja) 位相感知能力を備えた集積化マルチチャネルｒｆ回路
US7737885B2 (en) Ramp linearization for FMCW radar using digital down-conversion of a sampled VCO signal
JP5590771B2 (ja) 電子的測定方法
US8994586B1 (en) Apparatus and method for detecting target in near field
US20080309546A1 (en) Radar device
KR101685284B1 (ko) 주파수 변조 연속파 기상 레이더 시스템을 이용한 강수량 측정 장치 및 그 방법
KR101239166B1 (ko) Ｆｍｃｗ 근접 센서
JP2008524562A5 (ko)
JP2013088347A (ja) レーダ装置
JP6324327B2 (ja) パッシブレーダ装置
CN114296141A (zh) 多目标生命征象侦测器及其侦测方法
JP6279193B2 (ja) 物体検出装置及びセンサ装置
JP7212217B2 (ja) レーダーシステムにおけるノイズ測定
KR20150102854A (ko) 주파수 변조 및 연속파를 이용한 큐밴드 장거리 레이더 시스템 및 방법
RU170728U1 (ru) Радиолокационная станция для самоходной огневой установки
JP2001318143A (ja) Ｆｍ−ｃｗレーダ
KR101848729B1 (ko) 다중 대역폭을 갖는 fmcw 레이더 및 그 제어 방법
JP3973036B2 (ja) パルスレーダ装置
US20110288801A1 (en) Method and system for determining the time-of-flight of a signal
KR20100009846A (ko) Ｆｍｃｗ 레이다 시스템에서 주파수 선형성 향상 방법 및장치
Sun et al. Design of an ultrawideband ionosonde
JP3930376B2 (ja) Ｆｍｃｗレーダ装置
KR101358904B1 (ko) 진폭 변조 레이더, 진폭 변조 레이더의 거리측정오차 저감 장치 및 방법
KR20200061283A (ko) 위상 변조 연속파 레이다 송수신기

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid