KR20160043735A - 개선된 신호대잡음비 특성을 갖는 레이더 장치 및 신호 처리 방법 - Google Patents

개선된 신호대잡음비 특성을 갖는 레이더 장치 및 신호 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개선된 신호대잡음비 특성을 갖는 레이더 장치 및 신호 처리 방법을 개시한다. 본 발명의 레이더 장치는 주파수 변조된 송신 신호를 생성하는 신호 발생부; 상기 송신 신호를 송신하고, 상기 주파수 변조된 송신 신호를 미리 결정된 오프셋 주파수에 따라 주파수 변조하며, 상기 주파수 변조된 송신신호와 외부로 부터 수신되는 수신 신호를 혼합하는 송수신부; 상기 송수신부에서 혼합된 신호로부터 미리 정해진 대역의 신호를 제거하는 불요파 제거부; 및 상기 신호 발생부에서 생성되는 송신 신호의 주파수를 제어하고, 상기 송수신부를 통해 수신된 수신신호를 처리하는 신호 처리부를 포함한다.

Description

개선된 신호대잡음비 특성을 갖는 레이더 장치 및 신호 처리 방법{Radar Apparatus Having Improved Signal to Noise Ratio and Radar Signal Processing Method}
본 발명은 레이더 장치 및 레이더 신호 처리 방법에 관한 것으로서, 특히 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식의 구동되는 레이더 장치의 신호대잡음비(SNR)를 개선하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
오늘 날 다른 레이더 또는 센서들에 비해 상대적으로 저전력 및 작은 탐지 대역폭 등을 필요로 하기 때문에 소형 제작이 가능하다는 이유로 연속 파형 주파수 변조(Frequency Modulated Continuous Wave) 레이더(이하 FMCW 레이더라 한다)를 사용하는 경우가 크게 증가하고 있다. 예를 들어, 산업용 레벨 게이지(Level Gauge), 이미징(Imaging) 및 실내 존재감지(Indoor Presence Detection) 등 탐지하고자 하는 목표물의 거리 및 속도를 측정하는데 주로 사용되고 있다.
그러나 FMCW 레이더의 구조에서는 근거리 신호대잡음비를 저하시키는 잡음 요소가 있다.
첫째, 누설신호로 인한 요소이다. 송신신호와 수신신호 간의 유한 격리도로 인하여 누설된 송신신호가 진행한 거리에 해당하는 누설비트신호를 발생시켜, 누설비트신호의 고조파 성분이 수신신호에 의해 형성되는 비트신호보다 큰 경우에는 목표물을 감지하는 것은 불가능하다.
둘째, 혼합기의 비선형 특성에 의해 발생하는 FM-AM 변환 잡음이다. 일반적으로 혼합기 특성상 LO(Local Oscilator)단의 주파수 변화에 따라 DC offset 값이 변화하게 되고 시간에 따라 주파수를 변조하는 FMCW 레이더의 구조에서는 이런 시간에 따른 DC offset의 변화가 포락선 형태로 검파되어 혼합기(260)의 IF단에 나타나게 된다. 이러한 잡음은 낮은 주파수 대역에 넓게 분포하게 되고 근거리 주파수에서의 신호대잡음비를 저하시키게 된다. 도 1의 (a)는 혼합기(260)의 신호 입출력단을 나타내고 있다. RF단은 수신안테나를 통해 들어오는 입력단이고, LO(Local Oscilator)단은 송신안테나라 송출되는 송신신호와 동일한 신호가 들어오는 입력단이며, IF(Intermediate Frequency)단은 RF(Radio Frequency)단과 LO단의 신호를 혼합한 결과가 나온다. 이 때 IF단에서 발생하는 FM-AM 변환 잡음이 주파수영역에서 도 1의 (b)와 같이 나타난다. 만약 근거리의 목표물이 탐지된 경우라면 LO단과 RF단의 신호를 합친 차 주파수 값이 주파수영역의 스펙트럼에서 저주파 부근에 비트신호가 나타날 것이므로 상기 FM-AM 변환 잡음과 구별하기가 쉽지 않게 된다.
종래 기술은 상기 FM-AM 변환 잡음을 해결하기 위한 방법으로 IF단 이후에 고역통과여파기를 설치하였다. 도 2의 (a)는 고역통과여파기를 사용하기 전, (b)는 사용 후의 주파수영역에서의 변환잡음을 나타낸다. 고역통과여파기를 사용할 수록 잡음이 줄어드는 것을 볼 수 있다. 또한, 상기 고역통과여파기를 추가적으로 설치할 수록 잡음이 더욱 줄어드는 효과를 볼 수 있다. 그러나 장치의 추가비용이 들고, 시스템의 전체 처리 시간이 지연되는 단점이 발생한다.
한국공개특허 10-2006-0037777호는 FMCW 레이더의 누설신호 제거장치를 제안하고 있다. 그런데 이 장치는 상기 첫째 문제점을 해결하고 있으나, 둘째 문제점은 완전히 해결하지 못하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 주파수 변조 방식의 레이더 장치, 특히 FMCW 레이더 장치에서 신호대잡음비를 개선하기 위한 레이더 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히 FMCW 방식의 레이더 장치에서 신호대잡음비를 개선하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 주파수 변조된 송신 신호를 생성하는 신호 발생부; 상기 송신 신호를 송신하고, 상기 주파수 변조된 송신 신호를 미리 결정된 오프셋 주파수에 따라 주파수 변조하며, 상기 주파수 변조된 송신신호와 외부로 부터 수신되는 수신 신호를 혼합하는 송수신부; 상기 송수신부에서 혼합된 신호로부터 미리 정해진 대역의 신호를 제거하는 불요파 제거부; 및 상기 신호 발생부에서 생성되는 송신 신호의 주파수를 제어하고, 상기 송수신부를 통해 수신된 수신신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하는 레이더 장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 송수신부는, 상기 송신 신호를 증폭시키는 송신신호 증폭기; 상기 증폭된 송신 신호를 제 1신호와 제 2신호로 분배하는 분배기; 상기 분배기로부터 받은 상기 제 1신호를 송출하는 송신안테나; 및 외부로부터 상기 제 1신호가 목표물로부터 반사되어 수신되는 신호를 수신하는 수신 안테나를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 송신 신호는 FMCW 방식으로 변조된 신호이고, 상기 송수신부는, 상기 분배기로부터 받은 상기 제 2신호를 상기 오프셋 주파수에 따라 상향 변조시키는 비트 신호 이격부; 및 상기 수신안테나로 수신된 수신 신호와 상기 비트 신호 이격부로부터 받은 상향 변조된 신호를 혼합하고, 상기 수신 신호와 상기 상향 변조된 신호 간의 주파수 차에 해당하는 비트 주파수를 검출하는 혼합기를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 비트 신호 이격부는 상기 오프셋 주파수의 주파수 성분을 포함하는 오프셋 신호를 발진하는 오프셋 신호 발진기; 및 상기 분배기로부터 받은 상기 제 2신호와 상기 오프셋 신호를 혼합하여 상기 분배기로부터 받은 상기 제 2신호의 주파수를 상향 변조하는 주파수 변조기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 분배기는, 제 1신호와 제 2신호를 동일 위상, 동일 주파수, 동일 진폭을 갖는 신호로 분배할 수 있다.
본 발명에서 불요파 제거부는, 상기 혼합기를 통해서 혼합된 혼합 신호를 증폭시키는 증폭기; 및 상기 검출된 비트 주파수를 포함하는 주파수 대역의 신호를 통과시키는 대역통과여파기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 레이더 장치는 상기 불요파 제거부에서 출력되는 신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 더 포함할 수 있고, 이 경우 신호 처리부는 상기 아날로그 디지털 컨버터로부터 받은 신호를 입력받고, 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform)을 통해 상기 외부로부터 수신되는 수신 신호에 포함된 정보를 처리하도록 구현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 레이더 신호 처리 방법은, 주파수 변조된 송신 신호를 생성하는 단계; 상기 송신 신호로부터 일부를 분리하는 단계; 상기 분리된 송신 신호를 미리 결정된 오프셋 주파수에 따라 주파수 변조하기 위한 오프셋 신호를 발생시키고, 상기 오프셋 신호를 이용하여 상기 분리된 송신 신호를 주파수 변조한 후, 상기 주파수 변조된 신호와 외부로부터 수신되는 수신 신호를 혼합하는 단계; 상기 혼합된 신호를 여파하는 단계를 포함하는 레이더 신호 처리 방법을 제공한다.
종래 기술은 송신 누설 신호에 의한 신호대잡음비 개선에 관한 것으로 FM-AM 변환 잡음 문제에 집중한 바 없다. 본 발명은 혼합기에 인가되는 주파수를 오프셋 주파수에 따라 상향 변조시킨 후, 다시 수신 신호와 혼합함으로써, 관심 주파수인 비트 주파수를 FM-AM 변환에 의하여 발생된 잡음과 분리를 가능하게 한 잇점이 있으므로, 신호대잡음비 개선이 가능하고, 근거리 탐지 정확도를 높일 수 있다. 또한, 혼합기 이후의 저주파 잡음 제거를 위한 별도의 고차수 고역통과필터가 필요없어 부품경량화와 공정단순화가 가능하다. 또한 전체 시스템의 시간 지연을 개선할 수도 있다.
도 1은 종래 FMCW 레이더의 혼합기의 잡음을 나타내는 참고도이다.
도 2는 종래 기술에서 혼합기 이후의 잡음을 제거하는 방법의 단점을 나타내는 참고도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 신호대잡음비 개선장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 변조기에 의한 주파수변조 전후 신호의 비교도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 주파수 스펙트럼 참고도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 신호대잡음비 개선방법이다.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 관한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면번호(참조번호)로 표시된 부분은 동일한 요소들을 나타낸다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하의 실시에서는 FMCW 변조 방식에 의하여 구동되는 레이더를 중심으로 예시하나, 본 발명의 권리범위가 상기 변조 방식에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 신호대잡음비 개선장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면 본 발명은 신호발생부(100), 송수신부(200), 불요파 제거부(300) 및 신호처리부(400)으로 구성된다.
신호발생부(100)는 FMCW 방식으로 변조된 송신신호를 생성한다. 신호 발생부는 탐지하고자 하는 탐지영역으로 상기 송신신호를 발생시키고, 송수신부(200)는 신호발생부(100)로부터 받은 송신신호를 송수신하고, 주파수 스펙트럼상에서 잡음신호와 이격된 비트신호를 발생시킨다. 불요파 제거부(300)는 송수신부(200)로부터 출력된 신호에서 비트 신호의 주변 특정대역을 통과하도록 여파한다. 신호처리부(400)는 불요파 제거부(300)의 출력신호를 이용하여 목표물에 대한 정보를 추출한다.
FMCW 레이더 장치에서 근거리 신호대 잡음비를 저하시키는 잡음 요소로는, LO 누설 신호에 의한 요인과, 혼합기(믹서)의 비선형 특성에 근거한 FM-AM 변환 잡음이 있다. 본 발명에서 송수신부는 혼합기를 포함하는데, 혼합기의 비선형성은 DC 오프셋을 변화시키게 된다. 시간에 따라 주파수를 변조하는 FMCW 방식의 경우, 변화된 값을 갖는 DC 오프셋은 포락선 형태로 나타나게 되어 신호대잡음비를 떨어뜨리는 주된 원인이 된다.
본 발명은 후술하는 수신 신호와의 송신 신호를 혼합하기 이전에, 송신 신호를 미리 특정된 오프셋 주파수 만큼 상향 변조 시킨 후, 수신 신호와 혼합을 함으로써, 관심 주파수인 비트 주파수와 FM-AM 변환 잡음에 존재하는 주파수를 이격 시키는 구조를 갖는 것에 일 특징이 있다. 이를 통해 비트 신호는 불요파인 잡음 신호와 주파수 영역에서 이격되고, 잡은 신호는 필터를 통해 제거된다. 이를 위한 상세한 구성요소들은 도 4에 예시되어 있다.
도 4는 도 3에 대한 세부도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 신호대잡음비 개선장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 신호발생부(100)는 신시사이저(Synthesizer, 120)를 포함하며, 신호처리부(400)로부터의 제어명령에 의해 주파수 변조된 송신 신호를 발생시킨다. 여기서 송신신호는 예를 들어, FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식으로 변조된 FMCW 첩(chirp) 신호이다. 신호발생부(100)에서 생성되는 송신 신호의 주파수는 신호처리부(400)로부터의 제어 신호에 의해 제어된다.
송수신부(200)는 신호발생부(100)에서 발생시킨 송신신호를 송수신하고, 잡음신호와 이격된 비트신호를 생성한다. 송수신부(200)는 주파수 변조된 송신 신호를 미리 결정된 오프셋 주파수에 따라 주파수 변조하며, 상기 주파수 변조된 송신신호와 외부로 부터 수신되는 수신 신호를 혼합함으로써 잡음과 비트신호를 이격시킨다.
도 4에 도시된 송수신부(200)는 송신신호 증폭기(210), 분배기(220), 송신안테나(230), 비트신호 이격부(240), 수신안테나(250), 혼합기(260)를 포함한다.
먼저 송신신호 증폭기(210)는 신호발생부(100)로부터 받은 송신신호를 증폭시킨다.
분배기(220)는 증폭된 송신신호를 동일한 파형을 갖는 두 개의 신호로 분배한다. 동일한 파형은 예를 들어, 동일한 위상, 동일한 주파수, 동일한 진폭, 동일한 주기 등을 갖는 신호일 수 있다. 분배기는 예를 들어, 능동 또는 수동 방식으로 동작하는 커플러이다. 상기 두 개의 신호는 설명의 편의상 제 1신호, 제 2신호로 구분하여 기재한다.
송신안테나(230)는 분배기(220)에서 분배된 신호 중 제 1신호를 탐지하고자 하는 탐지영역으로 송출한다.
비트 신호 이격부(240)는 비트신호를 주파수 스펙트럼 상에서 잡음신호와 이격되도록 제 2신호에 주파수 변조를 가하는 곳이다. 비트 신호 이격부는 상기 분배기로부터 받은 상기 제 2신호를 상기 오프셋 주파수에 따라 상향 변조시킨다.
비트신호 이격부(240)는 오프셋 신호 발진기(242)와 주파수 변조기(244)로 구성된다.
오프셋 신호 발진기(242)는 오프셋 주파수의 주파수 성분을 주성분으로 하는 오프셋 신호를 생성하는 장치이다. 오프셋 신호 발진기에서 생성되는 오프셋 신호는 FM-AM 변환 과정에서 발생되는 잡음신호로부터 비트신호를 이격시키기 위한 것이다. 예를 들어, 오프셋 신호 발진기(242)의 오프셋 주파수가 100kHz인 경우 주파수 영역에서의 비트 신호는 100kHz만큼 상향된 스펙트럼에 나타나게 된다. 예를 들어, 오프셋 신호 발진기(242)는 오실레이터(Oscilator)를 포함하여 구현될 수 있다.
주파수 변조기(244)는 오프셋 신호 발진기(242)의 발생신호와 제 2신호를 혼합하여 제 2신호의 주파수를 상향 변조하는 장치이다. 예를 들어, 제 2신호의 주파수가 100kHz이고, 오프셋 신호 발진기(242)의 오프셋 주파수가 100kHz인 경우, 주파수 변조기(244)에서 출력되는 신호의 주파수는 200kHz가 된다.
수신안테나(250)는 송신안테나(230)에서 송출된 송신신호가 목표물에 반사되어 돌아온 신호를 수신한다.
혼합기(260)는 수신안테나(250)로부터 수신된 신호와 비트신호 이격부(240)에서 출력된 신호를 혼합하는 역할을 한다.
두 신호를 혼합하면 차 주파수에 해당하는 비트 신호가 발생하게 된다. 만약 비트신호 이격부(240)가 없다고 가정하면, 제 1신호가 송출되고 목표물로부터 반사되어 수신안테나로 들어온 신호와 제 2신호를 혼합하면 차 주파수가 작은 비트신호가 발생하게 된다. 이렇게 발생한 비트신호는 주파수 스펙트럼 상에서 저주파 쪽에 나타나게 되고, 잡음신호와 구별하기 어렵다. 즉, 신호대잡음비가 좋지 않다.
그러나 비트신호 이격부(240)에 의해 제 2신호에 주파수 상향 변조를 가한 후 혼합기(260)에서 수신안테나(250)를 통해 수신된 신호와 혼합하게 되면 두 신호의 주파수 차이가 커지기 때문에 주파수 스펙트럼 상에서 오프셋 신호 발진기(242)의 주파수만큼 비트신호가 우측(고주파쪽)으로 이동하게 된다. 이렇게 되면 주파수 스펙트럼 상에서 잡음신호와 비트신호를 구분하기 쉽다. 즉, 신호대잡음비가 개선되는 것이다.
불요파 제거부(300)는 송수신부(200)에서 출력된 신호에서 비트신호 주변대역만을 통과시킨다. 불요파 제거부(300)는 상기 혼합기를 통해서 혼합된 혼합 신호를 증폭시키는 증폭기(320)와, 검출된 비트 주파수를 포함하는 주파수 대역의 신호를 통과시키는 대역통과여파기(340)를 포함한다. 레이더의 목적은 목표물에 대한 정보만을 추출하기 위한 것이므로 모든 주파수 대역을 분석할 필요는 없다. 따라서 비트신호의 주변 영역만을 통과시키고 나머지 대역은 제거하기 위한 곳이다.
신호 처리부(400)은 불요파 제거부(300)에서 출력된 신호를 이용하여 목표물에 대한 거리, 속도 등의 정보를 추출한다. 본 실시예의 레이더 장치는 불요파 제거부에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(500)를 더 포함할 수 있다. 신호 처리부(400)는 목표물에 대한 정보를 추출하기 위해 신호를 분석, 계산, 처리하는 DSP/MCU(420, Digital Signal Processor/ Micro Controller Unit)으로 구현될 수 있다..
DSP/MCU(420)는 아날로그 디지털 컨버터에서 받은 신호를 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform)을 통해 거리, 속도 등 표적에 대한 정보를 얻을 수 있다. 본 실시예는 주파수 스펙트럼 상에서 비트 신호를 강제적으로 잡음신호로부터 이격시키는 과정을 포함하고 있으므로, 후 처리과정으로 이를 보상하는 과정을 더 포함하도록 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비트신호 이격부(240)의 주파수 변조기(244)에 의한 주파수변조 전후의 신호 비교도이다.
도 5를 참조하면, 분배기(220)에서 분배된 제 2신호가 비트신호 이격부(240)를 통과하기 전의 시간에 따른 주파수의 변화를 나타내는 선(52)과 비트신호 이격부(240)를 통과한 후의 시간에 따른 주파수의 변화를 나타내는 선(54)를 비교해 보면 주파수가 일정간격으로 올라간 것을 볼 수 있다.
두 선(52, 54)의 수직 간격(56)만큼 주파수가 상향 변조된 것을 의미한다. 이는 제 2신호의 주파수에 오프셋 신호 발진기(242)의 주파수만큼 더하여 변조된 것인데, 주파수 상향 변조하고자 하는 만큼의 주파수를 갖는 오프셋 신호 발진기(242)를 사용하면 이격시키는 간격을 조절할 수 있다.
위와 같은 방법으로 제 2신호의 주파수를 상향 변조하여 비트신호를 주파수 스펙트럼 상에서 우측(고주파쪽)으로 이동시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 주파수 스펙트럼 참고도이다.
도 6의 (a)는 본 발명을 포함하지 않은 경우에, 근거리에 위치한 목표물에 의해 비트 신호(62)가 발생하고, 이 비트신호가 주파수 스펙트럼 상에서 어느 위치에 나타나는지를 보여준다. 이처럼 근거리에 위치한 물체를 감지한 경우에는 비트신호의 주파수가 낮아 잡음신호와 비트신호(62)가 쉽게 구별되지 않는다. 즉, 근거리 목표물에 대한 신호대잡음비가 떨어지는 것이다.
도 6의 (b)는 본 발명을 포함한 경우에, 근거리에 위치한 목표물로 인하여 발생한 비트신호(64)가 주파수 스펙트럼 상에서 나타나는 위치를 보여준다. 잡음신호는 주파수가 낮은 대역에 그대로 나타나지만, 비트신호(64)는 잡음신호와 쉽게 구별되는 우측에 나타나는 것을 볼 수 있다. 비트 신호 발진기(242)의 주파수만큼 주파수 스펙트럼에서 우측으로 이동한 것이다. 이렇게 비트신호를 잡음신호와 이격시킴으로써 신호 처리부(400)에서는 보다 정확하게 목표물에 대한 정보를 얻을 수 있다. 즉, 근거리 목표물에 대한 신호대잡음비가 향상되는 것이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 FMCW 레이더 신호대잡음비 개선방법이다.
먼저, 신호발생부(100)는 신호 처리부의 제어 신호에 따라 주파수 변조된 송신 신호를 발생시킨다(S100).
송신신호 증폭기(210)는 주파수 변조된 송신 신호를 증폭하고, 분배기(220)는 상기 송신 신호를 제 1신호와 제 2신호로 신호를 분배한다. 이 때 제 1신호와 제 2신호는 동일한 위상, 진폭, 주파수 등 동일한 파형을 갖는다(S200).
송신안테나(230)는 제 1신호를 탐지하고자 하는 탐지영역으로 송출한다(S210). 송출된 제 1신호가 목표물에 부딪히고 반사된다(S230). 반사된 신호는 수신안테나(250)를 통해 수신된다(S250).
S200 단계에서, 비트 신호 이격부(240)는 분배된 제 2신호에 비트신호를 이격시키기 위하여 상향 변조한다(S220). S220 단계에서, 혼합기(260)는 출력된 신호와 수신안테나(250)를 통해 들어온 신호를 혼합하여 비트신호를 생성한다(S280).
S220 단계를 거친 경우의 비트신호는 목표물이 근거리에 있는 경우라도 주파수영역에서 잡음신호와 이격된 곳에 위치할 수 있다. 주파수 상향 변조하는 수치만큼 주파수영역에서 비트신호의 위치를 우측으로 이동시킬 수 있다.
그 다음, 불요파 제거부(300)는 혼합기(260)에서 출력된 신호 중에서 비트신호 주변대역만을 특정하여 통과시킨다(S300). 목표물에 대한 정보를 얻는 것이 목적이므로 비트신호 근처의 특정 영역만을 여파하는 것이다. 혼합기(260)에서 출력된 신호를 먼저 증폭시킨 후에 대역통과여파기를 통해 여파할 수 있다.
여파된 신호는 아날로그 신호이기 때문에 아날로그 디지털 컨버터(500)를 통해 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(400)는 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform)을 통해 여파된 신호를 처리함으로써, 탐지된 목표물에 대한 정보를 얻는다. 이 과정에서 혼합기(260)에 입력되는 LO단의 신호에 주파수 상향 변조를 한 것이기에 신호 처리를 할 때 이를 보상하는 처리과정이 필요하다(S400).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
52 : 비트신호 이격부의 주파수 상향 변조 전 신호
54 : 비트신호 이격부의 주파수 상향 변조 후 신호
56 : 오프셋 신호 발진기(242)의 주파수
62 : 비트신호 이격부 불포함시 주파수 스펙트럼상에서의 비트신호
64 : 비트신호 이격부 포함시 주파수 스펙트럼상에서의 비트신호
100 : 신호발생부
120 : 신시사이저
200 : 송수신부
210 : 송신신호 증폭기
220 : 분배기
230 : 송신안테나
240 : 비트신호 이격부
242 : 오프셋 신호 발진기
244 : 주파수 변조기
250 : 수신안테나
260 : 혼합기
300 : 불요파 제거부
320 : 증폭기
340 : 대역통과여파기
400 : 신호처리부
440 : 디지털 신호 처리기(DSP/MCU)
500 : 아날로그 디지털 컨버터

Claims (8)

  1. 레이더 장치에 있어서,
    주파수 변조된 송신 신호를 생성하는 신호 발생부;
    상기 송신 신호를 송신하고, 상기 주파수 변조된 송신 신호를 미리 결정된 오프셋 주파수에 따라 주파수 변조하며, 상기 주파수 변조된 송신신호와 외부로 부터 수신되는 수신 신호를 혼합하는 송수신부;
    상기 송수신부에서 혼합된 신호로부터 미리 정해진 대역의 신호를 제거하는 불요파 제거부; 및
    상기 신호 발생부에서 생성되는 송신 신호의 주파수를 제어하고, 상기 송수신부를 통해 수신된 수신신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하는 레이더 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 송수신부는,
    상기 송신 신호를 증폭시키는 송신신호 증폭기;
    상기 증폭된 송신 신호를 제 1신호와 제 2신호로 분배하는 분배기;
    상기 분배기로부터 받은 상기 제 1신호를 송출하는 송신안테나; 및
    외부로부터 상기 제 1신호가 목표물로부터 반사되어 수신되는 신호를 수신하는 수신 안테나를 포함하는 레이더 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 송신 신호는 FMCW 방식으로 변조된 신호이고, 상기 송수신부는,
    상기 분배기로부터 받은 상기 제 2신호를 상기 오프셋 주파수에 따라 상향 변조시키는 비트 신호 이격부; 및
    상기 수신안테나로 수신된 수신 신호와 상기 비트 신호 이격부로부터 받은 상향 변조된 신호를 혼합하고, 상기 수신 신호와 상기 상향 변조된 신호 간의 주파수 차에 해당하는 비트 주파수를 검출하는 혼합기를 포함하는 레이더 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 비트 신호 이격부는,
    상기 오프셋 주파수의 주파수 성분을 포함하는 오프셋 신호를 발진하는 오프셋 신호 발진기; 및
    상기 분배기로부터 받은 상기 제 2신호와 상기 오프셋 신호를 혼합하여 상기 분배기로부터 받은 상기 제 2신호의 주파수를 상향 변조하는 주파수 변조기
    를 포함하는 레이더 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 분배기는,
    제 1신호와 제 2신호를 동일 위상, 동일 주파수, 동일 진폭을 갖는 신호로 분배하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 불요파 제거부는,
    상기 혼합기를 통해서 혼합된 혼합 신호를 증폭시키는 증폭기; 및
    상기 검출된 비트 주파수를 포함하는 주파수 대역의 신호를 통과시키는 대역통과여파기를 포함하는 레이더 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 불요파 제거부에서 출력되는 신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 더 포함하며,
    상기 신호 처리부는 상기 아날로그 디지털 컨버터로부터 받은 신호를 입력받고, 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform)을 통해 상기 외부로부터 수신되는 수신 신호에 포함된 정보를 처리하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치.
  8. 주파수 변조된 송신 신호를 생성하는 단계;
    상기 송신 신호로부터 일부를 분리하는 단계;
    상기 분리된 송신 신호를 미리 결정된 오프셋 주파수에 따라 주파수 변조하기 위한 오프셋 신호를 발생시키고, 상기 오프셋 신호를 이용하여 상기 분리된 송신 신호를 주파수 변조한 후, 상기 주파수 변조된 신호와 외부로부터 수신되는 수신 신호를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합된 신호를 여파하는 단계를 포함하는 레이더 신호 처리 방법.
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