KR20180025131A

KR20180025131A - 펄스 레이더 장치 및 그것의 동작 방법

Info

Publication number: KR20180025131A
Application number: KR1020170041064A
Authority: KR
Inventors: 박필재; 김성도
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-03-08
Also published as: KR102326229B1; KR102326229B9

Abstract

본 발명의 펄스 레이더 장치는, 싱글 송신 클록 신호에 따라 송신 펄스를 방사하는 송신부, 다중 수신 클록 신호에 따라 복수의 수신 안테나들을 통해서 수신되는 에코 펄스를 수신하는 다중 수신부, 그리고 기준 클록 신호를 사용하여 상기 싱글 송신 클록 신호 및 상기 다중 수신 클록 신호를 생성하여 상기 송신부 및 상기 다중 수신부에 제공하는 펄스 레이더 구동부를 포함하되, 상기 펄스 레이더 구동부는 상기 다중 수신부의 지향성을 조정하기 위해 상기 다중 수신 클록 신호 간의 수신 클록 지연을 조정하며, 탐색 레인지를 선택하기 위해 상기 싱글 송신 클록 신호와 상기 다중 수신 클록 신호 간의 송수신 지연을 조정한다.

Description

펄스 레이더 장치 및 그것의 동작 방법{PULSE RADAR DEVICE AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 레이더 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 클록 신호를 이용하는 펄스 레이더 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.

펄스 레이더 장치는 반복적으로 생성되는 송신 펄스를 특정 빔패턴으로 방사한다. 그리고 펄스 레이더 장치는 송신 펄스가 목표물(또는, 타깃 Target)에 반사되어 돌아오는 에코 신호를 수신하여 목표물의 정보를 획득한다. 일반적으로 펄스 레이더 장치는 목표물을 찾을 수 있는 레인지(Range)에서 돌아오는 에코 신호를 수신한다. 레인지 게이팅(Range Gating) 방식의 펄스 레이더 장치는, 레이더의 수신기에 지연 소자를 구비하여 지연을 가변함으로써 특정 레인지의 반사 신호를 수신할 수 있다. 펄스 레이더 장치의 송신 및 수신 지향성 제어는 다중의 송신 및 수신 안테나들과 각각의 송수신단의 위상을 지연할 수 있는 위상지연소자를 통해서 구현된다. 위상지연소자를 사용하는 경우 레이더 시스템은 복잡해지고 커진다. 따라서, 레이더 시스템의 가격이 상승하게 된다. 상술한 펄스 레이더 장치를 온칩 레이더 장치로 구성하기 위하여, 칩으로 구현 가능한 송신 및 수신 지향성과 목표물의 레인지를 제어할 수 있는 기술이 필수적이다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 클록 신호를 이용하여 송신 또는 수신기의 지향성을 조정할 수 있는 펄스 레이더를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 펄스 레이더에 사용되는 다중 송신 클록 신호들 간의 시간 지연, 다중 수신 클록 신호들 간의 시간 지연, 또는 송신 클록 신호와 수신 클록 신호의 시간 지연(송수신 클록 지연)의 크기를 제어하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 펄스 레이더 장치는, 다중 송신 클록 신호에 따라 복수의 송신 안테나들을 통해서 송신 펄스를 방사하는 다중 송신부, 다중 수신 클록 신호에 따라 복수의 수신 안테나들을 통해서 수신되는 에코 신호를 수신하는 다중 수신부, 그리고 기준 클록을 사용하여 상기 다중 송신 클록 신호 및 상기 다중 수신 클록 신호를 생성하여 상기 다중 송신부 및 상기 다중 수신부에 제공하는 펄스 레이더 구동부를 포함하되, 상기 펄스 레이더 구동부는 상기 송신 펄스의 지향성을 조정하기 위해 상기 다중 송신 클록 신호들간의 지연을 조정하고, 상기 다중 수신부가 지향성을 가지고 상기 에코 신호를 수신하기 위해 상기 다중 수신 클록 신호들간의 지연을 조정하며, 탐색 레인지를 선택하기 위해 상기 다중 송신 클록 신호들과 상기 다중 수신 클록 신호들의 송수신 지연을 조정한다.

이 실시 예에 있어서, 상기 펄스 레이더 구동부는 상기 지연들의 순서를 가변하여 레이더의 지향성 제어와 탐색 레인지 선택을 동시에 제어할 수 있다. 상기 지연은 상기 다중 송신 클록 신호들 간의 지연, 상기 다중 수신 클록 신호들 간의 지연 및 상기 다중 송신 클록 신호들과 상기 다중 수신 클록 신호들 간의 지연을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 복수의 수신 안테나를 사용하여 에코 신호를 수신하는 펄스 레이더 장치의 동작 방법은, 타깃의 레인지를 조정하기 위한 송신 클록 신호와 다중 수신 클록 간의 송수신 지연의 크기를 설정하고, 상기 에코 신호를 수신하기 위한 상기 수신 클록 신호들의 수신 클록간 지연의 크기를 설정하는 단계, 상기 설정된 송수신 지연 및 상기 수신 클록간 지연에 따라 타깃에 대한 레이더 송수신을 수행하는 단계, 그리고 상기 레이더 송수신 결과를 사용하여 상기 타깃의 위치, 거리, 그리고 형태 중 적어도 하나를 분석하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 펄스 레이더 장치는, 싱글 송신 클록에 따라 송신 안테나들을 통해서 송신 펄스를 방사하는 송신부, 다중 수신 클록 신호에 따라 복수의 수신 안테나들을 통해서 수신되는 에코 펄스를 수신하는 다중 수신부, 그리고 기준 클록을 사용하여 상기 싱글 송신 클록 및 상기 다중 수신 클록을 생성하여 상기 송신부 및 상기 다중 수신부에 제공하는 펄스 레이더 구동부를 포함하되, 상기 펄스 레이더 구동부는 상기 다중 수신부가 지향성을 가지고 상기 에코 펄스를 수신하기 위해 상기 다중 수신 클록들 간의 수신 클록 지연을 조정하며, 탐색 레인지를 선택하기 위해 상기 싱글 송신 클록과 상기 다중 수신 클록 간의 송수신 지연을 조정한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 펄스 레이더 장치는, 다중 송신 클록 신호에 따라 송신 펄스를 방사하는 다중 송신부, 싱글 수신 클록 신호에 따라 싱글 수신기를 통해서 수신되는 수신 펄스를 수신하는 수신부, 그리고 기준 클록 신호를 사용하여 상기 다중 송신 클록 신호 및 상기 싱글 수신 클록 신호를 생성하여 상기 다중 송신부 및 상기 수신부에 제공하는 펄스 레이더 구동부를 포함하되, 상기 펄스 레이더 구동부는 상기 송신 펄스의 지향성을 조정하기 위해 상기 다중 송신 클록 신호들 간의 송신 클록 지연을 조정하며, 탐색 레인지를 선택하기 위해 상기 다중 송신 클록 신호와 상기 싱글 수신 클록 간의 송수신 지연을 조정한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 펄스 레이더 장치는, 송신 클록 신호에 따라 송신 펄스를 방사하는 송신부, 수신 클록 신호에 따라 에코 펄스를 수신하는 수신부, 그리고 기준 클록 신호를 사용하여 상기 송신 클록 신호 및 상기 수신 클록 신호를 생성하고, 상기 송신 클록 신호 및 상기 수신 클록 신호를 상기 송신부 및 상기 수신부에 제공하는 펄스 레이더 구동부를 포함하되, 상기 펄스 레이더 구동부는 상기 송신 펄스의 지향성을 조정하기 위해 상기 송신 클록 신호의 송신 클록간 지연을 조정한다.

위에서 언급된 송신기 및 수신기의 구현은 집적 회로 기술을 이용하여 집적화할 수 있다. 또한, 본 발명의 펄스 레이더 장치를 구현하는 데 있어서 보드 상에서 단위부품을 사용하여 레이더를 구현할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따른 펄스 레이더 장치에 따르면, 다중 송신 클록 신호들 간의 지연 또는 다중 수신 클록 신호들 간의 지연을 가변하여 송신기 및 수신기의 지향성의 제어가 가능하다. 더불어, 본 발명의 펄스 레이더 장치는 상술한 송신 클록 신호와 수신 클록 신호 사이의 지연의 크기를 가변하여 레인지 범위 또는 탐지 위치를 조정할 수 있다.

따라서, 본 발명의 펄스 레이더 장치는 공급되는 클록 신호를 가변함으로써 펄스 레이더를 유연하고, 자유롭게 제어할 수 있다. 더불어, 본 발명에 따른 펄스 레이더는 송신기와 수신기가 클록에 의해 지향성을 가짐으로 레이더의 성능 향상이 가능하다. 더불어, 특정 탐지 위치 또는 레인지를 반복적으로 스캔하는 경우 수신 신호의 신호대 잡음비를 높일 수 있다. 예컨대, 탐지 위치의 선택을 통해 근거리 타깃에 대하여 높은 해상도로, 원거리 타깃에 대해서는 낮은 해상도로 동작시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 펄스 레이더 장치는 관심 위치나 레인지를 더욱 세밀하게 관찰할 수 있다.

게다가, 본 발명의 펄스 레이더 장치는 광대역 펄스를 사용할 수 있다. 이러한 특징은 광대역에서 위상 배열(Phased array) 기술의 적용시 위상 천이기(Phase Shifter)나 진시간 지연(True Time Delay: 이하, TTD) 장치를 사용하지 않고도 용이한 송신기 및 수신기의 지향성 제어를 가능케 한다. 따라서, 본 발명의 기술을 적용하면 광대역 펄스 레이더 장치에서 간단한 구조로 위상 배열 기술을 구현할 수 있다.

더불어, 본 발명의 펄스 레이더 장치는 CMOS 기술 등을 이용한 구현이 용이하여 집적화에 유리한 이점을 제공한다. 본 발명의 펄스 레이더 장치를 온칩 레이더 시스템으로 구현하는 경우, 고집적화, 소형화, 그리고 저전력화에 유리하며, 높은 신뢰성을 제공할 수 있다.

본 발명의 펄스 레이더 장치는 다중 송신 클록 신호들 간의 시간 지연, 다중 수신 클록 신호들 간의 시간 지연, 송신 클록 신호와 수신 클록 신호의 시간 지연 중 적어도 하나의 크기를 제어하여 지향성, 수신 신호의 신호대 잡음비 증가, 제어의 용이성 등을 제공할 수 있다.

본 발명의 기술에 따른 펄스 레이더 장치는 기존 기술과 비교하여 칩기술로 구현이 가능하고, 제어가 용이하다. 따라서, 본 발명의 기술에 따른 펄스 레이더 장치는 고집적화, 소형화 및 저전력의 고지향성 펄스 레이더 시스템을 구현을 가능케 한다.

도 1은 본 발명의 펄스 레이더 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 펄스 레이더 장치의 빔패턴의 지향성 및 레인지 선택 특징을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 펄스 레이더 장치를 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도 3의 펄스 레이더 장치를 좀더 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다중 송신 클록 신호들 간의 지연 관계를 예시적으로 보여주는 파형도들이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 펄스의 지향성, 수신기의 지향성, 그리고 탐지 레인지를 선택하기 위한 송신 클록 및 수신 클록이 제어 방법을 예시적으로 보여주는 파형도이다.
도 7a는 본 발명의 펄스 레이더 장치의 지향성을 조정하는 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 7b는 본 발명의 펄스 레이더 장치의 지향성을 조정하는 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 다른 펄스 레이더 장치를 보여주는 블록도이다.
도 9는 도 8의 펄스 레이더 장치의 구체적인 예를 보여주는 블록도이다.
도 10은 도 9의 펄스 레이더 장치의 동작을 보여주는 타이밍도이다.
도 11은 도 8의 펄스 레이더 장치(300)의 지향성 조정 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 다른 펄스 레이더 장치를 보여주는 블록도이다.
도 13은 도 12의 펄스 레이더 장치의 구체적인 예를 보여주는 블록도이다.
도 14는 도 13은 펄스 레이더 장치의 지향성 조정 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 15는 본 발명에 사용 가능한 송신기의 예를 보여주는 블록도이다.
도 16은 본 발명에 사용 가능한 송신기의 다른 예를 보여주는 블록도이다.
도 17은 본 발명에 사용 가능한 송신기의 또 다른 예를 보여주는 도면이다.

앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명들은 모두 청구된 발명의 부가적인 설명을 제공하기 위한 예시적인 것이다. 그러므로 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 더불어, 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 언급되는 경우에, 이는 그 외의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 여기에서 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 펄스 레이더 장치를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 펄스 레이더 장치(100)는 펄스 레이더 구동부(110), 송신부(130), 송신 안테나(135), 수신부(140), 그리고 수신 안테나(145)를 포함한다. 펄스 레이더 구동부(110)는 송신 펄스(20)의 지향성 및 수신부(140)의 지향성 제어 및 탐색 레인지(Range)를 선택하기 위한 클록 발생기(112) 및 신호 처리기(114)를 포함할 수 있다.

펄스 레이더 장치(100)는 송신 안테나(135)를 이용하여 송신 펄스(20)를 방사한다. 송신 펄스(20)를 생성하기 위해 펄스 레이더 장치(100)는 클록 발생기(112)에서 생성되는 송신 클록 신호(TxCLK)를 송신 트리거 신호로 사용할 수 있다. 송신 트리거 신호에 응답하여 송신부(130)는 송신 펄스(20)를 생성하여 송신 안테나(135)를 통해서 타깃(10)으로 방사한다. 송신부(130) 및 송신 안테나(135)에 의해서 송신 클록 신호(TxCLK)에 대응하는 펄스 반복 주기로 송신 펄스(20)가 방사될 것이다. 펄스 레이더 장치(100)는 송신 안테나(135)에 다중 송신 안테나를 포함하는 경우, 클록 발생기(112)에서 생성되는 송신 클록 신호(TxCLK)에 따라 송신 펄스(20)의 지향성을 제어할 수 있다. 즉, 펄스 레이더 구동부(110)는 송신부(130)에 제공되는 송신 클록 신호들 간의 지연(이하, '송신 클록간 지연')을 가변하여 송신 펄스(20)의 지향성을 조정할 수 있다.

펄스 레이더 장치(100)는 안테나 어레이(130)로부터 수신된 에코 펄스(30)를 클록 발생기(112)에서 생성되는 수신 클록 신호(RxCLK)에 따라 수신할 수 있다. 수신 클록 신호(RxCLK)는 수신부(140)의 지향성 제어를 위해 수신부(140)에 제공된다. 그리고 펄스 레이더 구동부(110)는 수신 클록 신호들 간의 지연(이하, '수신 클록간 지연')을 가변하여 수신부(140)의 지향성을 조정할 수 있다.

더불어, 펄스 레이더 장치(100)는 송신 클록 신호(TxCLK)와 수신 클록 신호(RxCLK) 간의 지연(이하, '송수신 지연')의 크기를 조정하여 타깃(10)을 탐색하기 위한 레인지(Range)를 조정할 수 있다. 펄스 레이더 장치(100)는 클록 발생기(112)로부터 생성되는 송신 클록 신호(TxCLK)와 수신 클록 신호(RxCLK) 간의 지연을 가변하여, 특정 방향의 특정 거리 간격을 순차적으로 스캔할 수 있다. 또는, 펄스 레이더 장치(100)는 클록 발생기(112)로부터 생성되는 송신 클록 신호(TxCLK)와 수신 클록 신호(RxCLK) 간의 지연을 고정하여, 특정 방향의 특정 타깃을 반복적으로 스캔할 수도 있다. 반복적으로 특정 레인지를 탐색하는 경우, 수신 펄스의 신호대 잡음비(SNR)를 높일 수 있다.

이상의 본 발명의 클록 발생기(112)를 포함하는 펄스 레이더 장치(100)는 송신 클록 신호들간 지연을 가변하여 송신부(130)의 지향성을 조정할 수 있다. 또한, 펄스 레이더 장치(100)는 수신 클록 신호들간 지연을 가변하여 수신부(140)의 지향성을 조정할 수 있다. 그리고 펄스 레이더 장치(100)는 송신 클록 신호와 수신 클록 신호 간의 지연(송수신 지연)을 가변하여 레이더의 탐지 레인지를 조정하거나 선택할 수 있다.

도 2는 본 발명의 펄스 레이더 장치의 빔패턴의 지향성 및 레인지 선택 특징을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 안테나(150)의 빔패턴들(151, 153)의 지향각(φ)은 클록 발생기(112, 도 1 참조)에서 생성되는 클록 신호들 간의 지연을 가변함으로써 달성될 수 있다. 그리고 탐지 레인지(L)의 선택은 송신 클록 신호(TxCLK)와 수신 클록 신호(RxCLK) 간의 지연 크기의 선택을 통해서 구현될 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

빔패턴(153)은 안테나(150)의 평면에 대해 수직 방향이라 가정하기로 한다. 그러면, 특정 방향의 탐색을 위해 방사되는 송신 펄스(20, 도 1 참조)의 빔패턴(151)은 빔패턴(153)과 지향각(φ)만큼 방위가 변경되어야 한다. 이를 위해, 본 발명의 펄스 레이더 장치(100)는 송신부(130)에 인가되는 송신 트리거 신호들 간의 지연을 조정한다. 즉, 송신 트리거 신호들 각각을 생성하기 위한 송신 클록 신호들의 지연의 크기를 조정하여 송신 펄스(20)의 지향각(φ)이 설정될 수 있다.

더불어, 수신부(140, 도 1 참조)의 지향성 제어를 위해서 펄스 레이더 장치(100)는 에코 펄스(30)를 수신하기 위한 수신 클록들 간의 지연을 조정한다. 즉, 수신부(140)의 샘플링 시점 간의 지연을 조정함으로써 수신부(140)의 지향성이 제어될 수 있다. 또한, 펄스 레이더 장치(100)는 탐지 레인지(L)의 선택을 위해서는 송신 클록 신호와 수신 클록 신호 간의 지연 크기를 설정할 수 있다.

여기서, 지향각(φ)은 방위각(Azimuth) 또는 고각(Elevation)일 수 있음은 이 분야의 기술에 익숙한 자들에게는 잘 이해될 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 펄스 레이더 장치를 보여주는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 펄스 레이더 장치(200)는 펄스 레이더 구동부(210), 다중 송신부(230), 그리고 다중 수신부(240)를 포함할 수 있다.

펄스 레이더 구동부(210)는 다중 송신부(230)에 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N, N은 자연수)을 제공한다. 펄스 레이더 구동부(210)는 하나의 소스 클록 신호(또는 기준 클록 신호)로부터 송신 클록간 지연(δ)의 시간 간격으로 복수의 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)을 생성할 수 있다. 즉, 제 2 송신 클록 신호(TxCLK_2)는 제 1 송신 클록 신호(TxCLK_1)에 비해 송신 클록간 지연(δ)만큼 지연된 클록 신호이다. 제 3 송신 클록 신호(TxCLK_3)는 제 2 송신 클록 신호(TxCLK_2)에 비해 송신 클록간 지연(δ)만큼 지연된 클록 신호이다. 여기서, 송신 클록간 지연(δ)은 다양한 값으로 조정될 수 있다. 즉, 송신 클록간 지연(δ)은 양수, 제로(0), 또는 음수가 될 수도 있다. 예컨대, 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)은 송신 클록간 지연(δ)의 시간 간격으로 순서가 역전될 수도 있다.

순차적으로 각각 송신 클록간 지연(δ)만큼 지연되는 복수의 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)은 다중 송신부(230)에 전달된다. 다중 송신부(230)에는 송신 안테나들 각각에 송신 펄스를 생성하기 위한 펄스 생성기가 구비된다. 복수의 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 각각은 대응하는 펄스 생성기에 송신 트리거 신호로서 제공될 수 있다. 그러면, 펄스 생성기에 의해 송신 안테나들(Ant_Tx) 각각은 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 각각의 주기에 대응하는 송신 펄스를 방사할 것이다. 이때, 송신 안테나들(Ant_Tx) 각각에 의해서 방사되는 송신 펄스가 형성하는 빔패턴의 지향각(φ_Tx)은 송신 클록간 지연(δ)의 크기에 의해서 정의된다. 즉, 송신 펄스의 지향성이 송신 클록간 지연(δ)의 크기에 따라 결정된다.

펄스 레이더 구동부(210)는 다중 수신부(240)에 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N, N은 자연수)을 제공한다. 펄스 레이더 구동부(210)는 하나의 소스 클록으로부터 수신 클록간 지연(d)의 시간 간격으로 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 생성할 수 있다. 즉, 송신 클록 신호들과 마찬가지로 제 2 수신 클록 신호(RxCLK_2)는 제 1 수신 클록 신호(RxCLK_1)에 비해 수신 클록간 지연(d)만큼 지연된 클록 신호이다. 제 3 수신 클록 신호(RxCLK_3)는 제 2 수신 클록 신호(RxCLK_2)에 비해 수신 클록간 지연(d)만큼 지연된 클록 신호이다.

여기서, 수신 클록간 지연(d)도 송신 클록간 지연(δ)과 마찬가지로 다양한 값으로 조정될 수 있다. 즉, 수신 클록간 지연(d)은 양수, 제로(0), 또는 음수가 될 수도 있다. 즉, 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)은 수신 클록간 지연(d)의 시간 간격으로 순서가 역전될 수도 있다.

순차적으로 수신 클록간 지연(d)만큼 지연되는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)은 다중 수신부(240)에 전달된다. 다중 수신부(240)에는 수신 안테나들(Ant_Rx) 각각에 대응하는 수신기들이 구비된다. 수신기들은 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)에 의해 구동되며, 수신 펄스를 수신한다. 각각의 수신 안테나들(Ant_Rx)을 통해서 수신 펄스가 수신되고, 수신된 수신 신호는 펄스 레이더 구동부(210)에 전달되어 분석될 것이다.

다중 수신부(240)에서, 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N) 각각에 따른 수신 동작에 의해, 다중 수신부(240)의 지향성(φ_Rx)은 수신 클록간 지연(d)의 크기에 의해서 정의된다. 즉, 다중 수신부(240)의 지향성은 수신 클록간 지연(d)의 크기에 따라 제어될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 송신 펄스를 방사한 후 수신 펄스의 수신 시점의 시간 간격에 따라 탐지 거리(또는 Range)가 결정됨이 앞선 도 2에서 설명되었다. 본 발명에서는, 펄스 레이더 구동부(210)는 송신 펄스와 수신 펄스 간의 송수신 지연 크기를 제어하여 탐지 거리(Range)를 선택할 수 있다.

더불어, 도 3에서는 송신 펄스가 하나의 파형으로 도시되었으나, 이것은 복수의 송신 안테나들 각각에서 방사되는 송신 펄스들이 지향성을 가지는 하나의 펄스로 대표될 수 있음을 의미한다. 이러한 지향성은 앞서 기술된 송신 클록 신호들 사이의 송신 클록간 지연(δ)의 크기에 의존한다. 본 발명에 따르면 수신 클록간 지연(d)에 따라, 공간상에서 지향성을 가지는 펄스 레이더의 수신 동작이 가능하다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 도 3의 펄스 레이더 장치를 좀더 구체적으로 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 펄스 레이더 장치(200)는 펄스 레이더 구동부(210), 다중 송신부(230), 그리고 다중 수신부(240)를 포함할 수 있다.

펄스 레이더 구동부(210)는 클록 발생기(213) 및 신호 처리기(215)를 포함한다. 클록 발생기(213)는 기준 클록 신호(211)를 사용하여 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 및 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 생성한다. 클록 발생기(213)는, 예를 들면, 지연고정루프(Delay Locked Loop: 이하, DLL)나 위상고정루프(Phase Locked Loop: 이하, PLL)를 포함할 수 있다. 클록 발생기(213)는 지연고정루프(DLL)나 위상고정루프(PLL)를 사용하여 기준 클록(211)으로부터 송신 클록 신호(TxCLK)를 생성할 수 있다.

클록 발생기(213)는 생성된 송신 클록 신호(TxCLK)로부터 미리 설정된 송신 클록간 지연(δ)의 간격을 갖는 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)을 생성할 수 있다. 예를 들면, 클록 발생기(213)는 전압 제어 지연 라인(Voltage Controlled Delay Line: 이하, VCDL)을 사용하여 송신 클록간 지연(δ)의 간격을 갖는 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)을 생성할 수 있을 것이다. 클록 발생기(213)는 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)과 동일한 방식으로 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 생성할 수 있다.

신호 처리기(215)는 미리 설정된 송신 클록간 지연(δ)에 따라 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)을 생성하도록 클록 발생기(213)를 제어할 수 있다. 신호 처리기(215)는 미리 설정된 수신 클록간 지연(d)에 따라 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 생성하도록 클록 발생기(213)를 제어할 수 있다.

신호 처리기(215)는 또한, 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 이용하여 수신한 에코 신호를 다중 수신부(240)로부터 제공받는다. 신호 처리기(215)는 수신된 신호를 사용하여 타깃에 대한 분석을 수행할 수 있다. 예를 들면, 신호 처리기(215)는 수신된 신호를 분석하여 타깃의 방향이나 거리와 같은 위치 정보를 분석할 수 있다. 또는, 신호 처리기(215)는 수신된 신호를 조합하여 타깃의 형태나 움직임 여부도 검출할 수 있다.

다중 송신부(230)는 복수의 송신기들(231, 232, 233)과 복수의 송신 안테나들(236, 237, 238)을 포함할 수 있다. 복수의 송신기들(231, 232, 233) 각각은 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)을 사용하여 펄스 신호를 생성하여 송신 안테나들(236, 237, 238)에 제공한다. 송신 안테나들(236, 237, 238)은 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 각각에 대응하는 펄스 신호를 공간이나 특정 매질에 송신 펄스로 방사할 것이다. 송신 안테나들(236, 237, 238) 각각에 의해서 형성되는 송신 펄스의 지향각(φ_Tx)은 다중 송신 클록 신호들 간의 지연의 크기를 나타내는 송신 클록간 지연(δ)에 의해서 제어될 것이다.

상술한 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)은 송신 펄스 반복 주기 (즉, 펄스 반복 주파수)로 다중 송신부(230)에 제공되어 반복적으로 펄스를 송신한다. 그리고 클록 발생기(213)는 매번 송신 펄스가 방사될 때마다 송수신 시간 지연 후 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 다중 수신부(240)에 공급하여 에코 신호를 수신한다. 이러한 동작이 반복되어 레이더의 송수신 동작이 수행된다.

여기서, 본 발명의 기술적 특징에 따르면, 송신 안테나는 공간상으로 송신 펄스를 방사하기 위한 수단으로써의 안테나만을 특정하지 않는다. 예를 들면, 송신 안테나는 다양한 매질로 채워진 공간으로 송신 펄스를 방사하기 위한 다양한 수단들이 대체될 수 있음은 통상적인 지식을 가지는 기술자에게 잘 이해될 것이다. 예컨대, 물과 같은 유체를 매질로 하는 공간 속으로 송신 펄스를 방사하기 위한 방사 수단으로는 송신 안테나에 대응하는 특화된 별도의 수단이 있어야 함은 잘 이해될 것이다. 또한, 송신 펄스를 방사하는 매질이 케이블이나 철봉(Iron rod)과 같은 경우, 매질의 불연속 경계면에서 반사되는 반사 펄스를 수신하는 방식으로 본 발명의 특징이 응용될 수 있을 것이다.

다중 수신부(240)는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 이용하여 지향성을 제어할 수 있다. 다중 수신부(240)는 복수의 펄스 수신기들(241, 242, 243)과 복수의 수신 안테나들(246, 247, 248)을 포함할 수 있다. 복수의 수신 안테나들(246, 247, 248) 각각에 의해 수신되는 수신 신호는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 이용하는 펄스 수신기들(241, 242, 243)에 의해서 수신된다. 그리고 펄스 수신기들(241, 242, 243) 각각에 의해서 수신된 신호는 신호 처리기(215)에 전달될 것이다.

본 발명의 다중 수신부(240)는 수신 클록간 지연(d)에 대응하는 시간 차를 갖는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)에 의해서 수신 펄스를 수신한다. 따라서, 수신 클록간 지연(d)의 크기를 가변하는 방식으로 다중 수신부(240)의 지향성이 조정될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다중 송신 클록 신호들 간의 지연 관계를 예시적으로 보여주는 파형도들이다. 도 5a는 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_i) 각각은 인접한 클록과 동일한 송신 클록간 지연(δ)을 갖도록 설정될 수 있다.

도 5a를 참조하면, 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_i) 각각은 송신 펄스의 지향성을 제공하기 위한 송신 클록간 지연(δ)의 크기에 따라 복수의 시퀀스들로 분류될 수 있다. 이러한 복수의 시퀀스들로의 분류는 다중 수신기(240)의 지향성을 제어하기 위한 수신 클록간 지연(d)의 크기에 따라 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_k)에도 동일하게 적용될 수 있다. 하지만, 반복적인 설명을 피하기 위하여 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_i)의 시퀀스들만이 예시적으로 도시하였다. 설명의 편의를 위하여, 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_i)은 예시적으로 5개의 송신 클록 시퀀스들(TxCLK_SEQ_1, TxCLK_SEQ_2, TxCLK_SEQ_3, TxCLK_SEQ_4, TxCLK_SEQ_5)로 도시한다. 하지만, 송신 클록간 지연(δ)의 크기에 따라 보다 다양한 송신 클록 시퀀스들이 설정될 수 있음은 잘 이해될 것이다.

제 1 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1)는 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 간에 송신 클록간 지연(δ1)을 갖는다. 즉, 제 1 송신기(231, 도 4 참조)에 전달되는 제 1 송신 클록 신호(TxCLK_1)와 제 2 송신기(232)에 전달되는 제 2 송신 클록 신호(TxCLK_2)는 송신 클록간 지연(δ1)만큼 시간 차이를 갖는다. 이와 같이, 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)은 순차적으로 송신 클록간 지연(δ1)의 크기만큼 지연되어 대응하는 송신기들로 전달될 것이다.

제 2 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_2)는 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 간에 송신 클록간 지연(δ2)을 갖는다. 여기서, (δ1, δ2) 간의 대소 관계(δ1 > δ2)를 가질 수 있다.

제 3 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_3)는 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 간에 제로 지연(δ3 = 0)을 갖는다. 즉, 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)은 송신 펄스를 생성하기 위한 송신기들 각각에 동시에 전달됨을 의미한다.

제 4 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_4)는 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 간에 송신 클록간 지연(δ4)을 갖는다. 이때, 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 간의 순서는 역전된 상태이다. 즉, 제 1 및 제 2 송신 클록 시퀀스(TxCLK_1, TxCLK_2)에 비해 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)은 반대의 순서로 배열된다.

제 5 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_5)는 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 간에 송신 클록간 지연(δ5)을 갖는다. 이때, 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 간의 순서는 제 1 및 제 2 송신 클록 시퀀스(TxCLK_1, TxCLK_2)에 비해 역전된 상태이다. 여기서, 송신 클록간 지연(δ5)은 제 1 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1)에서의 송신 클록간 지연(δ1)과 절대값이 동일한 값일 수 있다.

이상에서는 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 간의 인접 클록간 지연(δ)의 크기를 가변하는 예가 설명되었다. 여기서, 송신 클록 신호들간 지연의 크기가 각 시퀀스에서 동일한 값으로 제공되는 예들만이 설명되었다.

도 5b를 참조하면, 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_i) 각각은 송신 펄스의 지향성을 제공하기 위한 송신 클록간 지연(δ)의 크기에 따라 복수의 시퀀스들로 분류될 수 있다. 송신 클록간 지연(δ)의 크기는 각 시퀀스 내에서 선형적으로 증가할 수도 있고, 고차 함수 형태나 지수 함수적으로도 증가 또는 감소할 수 있다.

예컨대, 제 1 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1)는 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 간에 서로 다른 크기의 송신 클록간 지연(δ11, δ12, δ13, δ14,…, δ1N-1)을 갖는다. 즉, 제 1 송신기(231, 도 4 참조)에 전달되는 제 1 송신 클록 신호(TxCLK_1)와 제 2 송신기(232)에 전달되는 제 2 송신 클록 신호(TxCLK_2)는 송신 클록간 지연(δ11)만큼 시간 차이를 가질 수 있다. 그리고 제 2 송신기(232)에 전달되는 제 2 송신 클록 신호(TxCLK_2)와 제 3 송신기(233)에 전달되는 제 3 송신 클록 신호(TxCLK_3)는 송신 클록간 지연(δ12)만큼 시간 차이를 가질 수 있다.

이와 같이, 동일 클록 시퀀스 내에서 송신 클록간 지연들(δ11, δ12, δ13, δ14,…, δ1N-1)은 선형적으로 증가할 수도 있고, 고차 함수 형태나 지수 함수 형태로 증가하거나 감소할 수도 있음이 잘 이해될 것이다. 이러한 송신 클록간 지연(δ11, δ12, δ13, δ14,…, δ1N-1)의 크기 설정은 송신 펄스의 지향성 제어 방법에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.

이상에서 클록 시퀀스 내에서 송신 클록간 지연들(δ)의 크기 설정 방법이 설명되었으나, 이러한 설정 방법은 수신 클록간 지연(d)에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 송신 펄스의 지향성, 다중 수신부의 지향성, 그리고 레인지를 선택하기 위한 송신 클록 신호 및 수신 클록 신호의 제어 방법을 예시적으로 보여주는 파형도이다. 도 6을 참조하면, 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N), 송수신 지연, 그리고 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)은 지연 크기에 따라 복수의 시퀀스들로 분류하였다. 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)과 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)의 지연값을 나타내는 송수신 지연은 도 6에서의 도시한 바와 같이 가장 인접한 클록 신호 간의 지연값이다. 하지만, 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 중에서 특정 클록(예컨대, 첫 번째 송신 클록 신호 TxCLK_1)과 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N) 중에서 특정 클록(예컨대, 첫 번째 수신 클록 신호 RxCLK_1)으로 송수신 지연을 정의하는 것도 가능하다.

시퀀스(SEQ_111)는 제 1 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1), 제 1 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1), 그리고 제 1 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1)의 조합을 나타낸다. 즉, 시퀀스(SEQ_111)에서는 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)은 송신 클록간 지연(δ1)의 시간 간격을 가진다. 그리고 시퀀스(SEQ_111)에서 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)은 수신 클록간 지연(d1)의 시간 간격으로 설정된다. 시퀀스(SEQ_111)에서의 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)과 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)은 송수신 지연(Δ1)을 가진다.

시퀀스(SEQ_112)는 시퀀스(SEQ_111)에 비하여 다중 수신부(240)의 지향성을 조정한 클록 시퀀스를 나타낸다. 즉, 시퀀스(SEQ_112)는 제 1 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1)와 제 1 레인지(Range_SEQ_1)에 있어서는 시퀀스(SEQ_111)와 동일하다. 하지만, 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)의 수신 클록간 지연이 'd2'로 설정된 상태를 나타낸다. 따라서, 도시된 바와 같이 시퀀스(SEQ_112)에서는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N) 간의 수신 클록간 지연이 시퀀스(SEQ_111)에 비해서 감소되었다. 이러한 조건은 시퀀스(SEQ_112)는 시퀀스(SEQ_111)에 비해 다중 수신부(240)의 지향성만이 변경되었음을 의미한다.

시퀀스(SEQ_113)는 시퀀스(SEQ_112)에 비하여 조정된 다중 수신부(240)의 지향성을 갖는 클록 시퀀스를 나타낸다. 즉, 시퀀스(SEQ_113)는 제 1 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1)와 제 1 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1)는 시퀀스(SEQ_112)와 동일하다. 하지만, 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N) 각각이 제로 지연(d3 = 0)으로 설정된 상태를 나타낸다. 즉, 시퀀스(SEQ_113) 조건에서 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)은 동시에 인가됨을 나타낸다.

상술한 방식으로 시퀀스들(SEQ_114, SEQ_115)은 송신 펄스의 지향성 및 레인지를 유지한 체, 다중 수신부(240)의 지향성을 조정하는 방식을 설명하고 있다. 도시된 시퀀스들(SEQ_111, SEQ_112, SEQ_113, SEQ_114, SEQ_115)로 클록 시퀀스를 조정하면, 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 간의 송신 클록간 지연은 'δ1'으로 동일하게 유지된다. 따라서, 송신 펄스는 일정한 공간 지향성을 가지면서 방사될 수 있다. 다중 송신부(230, 도 4 참조)에 송신 클록이 공급된 후, 다중 수신부(240)에 수신 클록이 공급되는 시점까지의 지연 또한 일정하다. 따라서, 펄스 레이더 장치(200)는 동일한 거리의 특정 레인지(Range)를 탐지하게 될 것이다. 그런데 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N) 간의 지연이 순차적으로 변함에 따라 다중 수신부(240)의 지향성이 가변됨을 알 수 있다.

도시된 클록 시퀀스의 순차적인 변화는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하다. 즉, 송신 펄스의 지향성을 가변하기 위해서는 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)의 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ)를 가변하면 된다. 그리고 펄스 레이더 장치(200)의 탐지 레인지를 가변하기 위해서는 레인지 시퀀스(Range_SEQ)를 가변하면 된다. 결국, 본 발명의 펄스 레이더 장치(200)는 클록 시퀀스(SEQ)의 설정을 통해 탐지 가능한 전방위 및 전체 레인지를 스캔할 수 있다.

도 7은 본 발명의 펄스 레이더 장치의 지향성을 조정하는 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 7을 참조하면, 다중 송신부(230)와 다중 수신부(240)를 포함하는 펄스 레이더 장치(200)에서의 송수신 펄스의 지향성 및 레인지 제어 방법이 설명될 것이다.

S110 단계에서, 펄스 레이더 장치(200)의 신호 처리기(215)는 변수들(i, j, k)을 초기화(i=j=k=1) 한다. 여기서, 변수(i)는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ)를 선택하기 위한 값이다. 변수(j)는 레인지 시퀀스(Range_SEQ)를 선택하기 위한 값이다. 그리고 변수(k)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ)를 나타내는 값이다.

S120 단계에서, 신호 처리기(215)는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)에 대응하는 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)을 생성하도록 클록 발생기(213)를 설정할 것이다. 초기화 직후에는, 신호 처리기(215)는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1, i=1)에 대응하는 송신 클록간 지연(δ)으로 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)이 생성되도록 클록 발생기(213)를 제어할 것이다.

S130 단계에서, 신호 처리기(215)는 송수신 지연(Δ)을 정의하는 레인지 시퀀스(Range_SEQ)를 설정한다. 즉, 초기화 직후에 신호 처리기(215)는 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1, j=1)에 대응하는 송수신 지연(Δ)으로 클록 발생기(213)를 설정할 것이다.

S140 단계에서, 신호 처리기(215)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ)에 대응하는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 생성하도록 클록 발생기(213)를 설정할 것이다. 초기화 직후에는, 신호 처리기(215)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1, k=1)에 대응하는 수신 클록간 지연(d)의 시간 간격으로 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)이 생성되도록 클록 발생기(213)를 제어할 것이다.

S150 단계에서, 신호 처리기(215)는 설정된 지향성 및 레인지에 대응하는 영역을 스캔하도록 다중 송신부(230) 및 다중 수신부(240)를 제어할 것이다. 즉, 다중 송신부(230)는 S120 단계에서 설정된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1)에 따라 송신 펄스를 생성 및 방사할 것이다. 그리고 신호 처리기(215)는 S130 단계에서 설정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1)에 대응하는 송수신 지연(Δ)이 경과한 후에 에코 펄스를 수신하도록 다중 수신부(240)를 제어할 것이다. 다중 수신부(240)는 S140 단계에서 설정된 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1)에 따라 다중 수신 안테나들을 사용하여 에코 펄스를 수신할 것이다. 이때, 동일한 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i), 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j) 및 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)의 조건으로 송신 및 수신을 미리 설정된 횟수만큼 반복할 수 있음은 잘 이해될 것이다. 동일 거리와 위치에 대한 반복적인 레이더 스캔을 통해서 수신 신호의 신호대 잡음비(SNR)를 개선할 수 있을 것이다.

S160 단계에서, 신호 처리기(215)는 모든 수신 방향들에 대해 수신이 완료되었는지 체크한다. 예를 들면, 신호 처리기(215)는 설정된 모든 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 사용한 탐색이 완료되었는지 판단한다. 만일, 모든 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대응하는 수신 펄스를 수신한 것으로 판단되면(예 방향), 절차는 S170 단계로 이동한다. 반면, 설정된 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 다 사용하지 않은 경우(아니오 방향), 절차는 S165 단계로 이동한다.

S165 단계에서, 신호 처리기(215)는 다중 수신부(240)의 지향성을 조정하기 위한 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 변경한다. 즉, 신호 처리기(215)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)의 변수(k)를 변수(k+1)로 증가시킬 수 있다. 이어서, 절차는 S140 단계로 복귀한다. 그리고 신호 처리기(215)는 변경된 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대응하는 수신 클록간 지연(d)을 갖도록 클록 발생기(213)를 설정할 것이다. 그리고 펄스 레이더 장치(200)는 S120 단계, S130 단계에서 설정된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1), 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1)에 따라 송신 펄스를 방사하고 수신 펄스를 수신할 것이다. 이러한 동작 루프(S140 → S150 → S160 → S165)는 기설정된 모든 수신 방향에 대한 펄스 수신이 완료될 때까지 반복될 것이다.

S170 단계에서, 신호 처리기(215)는 모든 레인지들에 대해 탐색이 완료되었는지 체크한다. 예를 들면, 신호 처리기(215)는 설정된 모든 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 사용한 탐색이 완료되었는지 판단한다. 만일, 모든 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)에 대응하는 탐색이 완료된 것으로 판단되면(예 방향), 절차는 S180 단계로 이동한다. 반면, 설정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 모두 탐지하지 못한 경우(아니오 방향), 절차는 S175 단계로 이동한다.

S175 단계에서, 신호 처리기(215)는 탐색 레인지의 거리를 선택하기 위한 레인지 시퀀스(Range_SEQ)를 변경한다. 즉, 신호 처리기(215)는 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)의 변수(j)를 변수(j+1)로 증가시킬 수 있다. 이어서, S130 단계로 복귀하여, 신호 처리기(215)는 변경된 레인지 시퀀스(Range_SEQ)에 대응하는 송수신 지연(Δ)을 갖도록 클록 발생기(213)를 설정할 것이다. 그리고 신호 처리기(215)는 S120 단계에서 설정된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1), 변경된 레인지 시퀀스 조건에서 수신 클록 시퀀스를 가변하면서 스캔을 수행하는 동작 루프(S140 → S150 → S160 → S165)를 수행한다.

S180 단계에서, 신호 처리기(215)는 모든 송신 방향들에 대해 스캔이 완료되었는지 체크한다. 신호 처리기(215)는 설정된 모든 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)를 사용한 스캔이 완료되었는지 판단한다. 만일, 모든 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)에 대응하는 스캔이 완료된 것으로 판단되면(예 방향), 절차는 S190 단계로 이동한다. 반면, 설정된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)를 다 사용하지 않은 경우(아니오 방향), 절차는 S185 단계로 이동한다.

S185 단계에서, 신호 처리기(215)는 송신 펄스의 지향성을 가변하기 위한 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)를 변경한다. 즉, 신호 처리기(215)는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)의 변수(i)를 변수(i+1)로 증가시킬 수 있다. 이어서, 절차는 S120 단계로 복귀한다. 그리고 신호 처리기(215)는 변경된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)에 대응하는 송신 클록간 지연(δ)을 갖도록 클록 발생기(213)를 설정할 것이다. 그리고 신호 처리기(215)는 변경된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)에 따르는 수신 클록 시퀀스 조정 루프(S140 → S150 → S160 → S165), 레인지 시퀀스 조정 루프(S130 → S140 → S150 → S160 → S170 → S175)를 처리할 것이다.

S190 단계에서, 신호 처리기(215)는 모든 방향과 레인지에 대해 스캔 결과를 이용하여 타깃의 위치나 거리, 형태 또는 움직임 여부 등을 분석할 것이다. 즉, 신호 처리기(215)는 설정된 모든 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i), 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j), 그리고 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대한 스캔 결과를 이용하여 타깃의 특징을 분석할 수 있다.

위의 실시 예에서는 신호 처리기(215)가 설정된 모든 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i), 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j), 그리고 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대한 스캔 결과를 이용하는 방식을 예로 들어 설명하였다. 즉, 가변 가능한 모든 시퀀스 변수들(i, j, k)의 조합을 순차적으로 변경하는 전영역 탐지 방식이 예시적으로 설명되었다. 그러나 신호 처리기(215)가 S190 단계의 실행 시점을 변경하여, 부분 영역을 탐지한 수에 그 결과를 바탕으로 다음번 시퀀스 조합을 찾아가는 능동 탐지영역 제어가 가능함은 본 발명의 효과를 볼 때 자명할 것이다. 예를 들어, S190 단계가 S170 단계와 S180 단계 사이에 위치하여 변수(k)를 고정(즉, 수신 클록 시퀀스 'RxCLK_SEQ_k'를 고정)하고 변수들(i, j)을 가변하여 탐지한 후, 그 결과를 분석하여 변수 (k)를 가변할 수 있을 것이다.

이상에서는 도 3 또는 도 4에 도시된 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하는 펄스 레이더 장치(200)의 동작 방법이 간략히 설명되었다. 특히, 클록 시퀀스의 변경 순서에 있어서, 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)의 변경 완료 후에 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)가 변경되고, 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)의 변경 완료 후에 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)가 변경되는 것으로 설명되었다. 하지만, 본 발명은 여기에 국한되지 않으며 응용에 따라서 클록 시퀀스의 변경 순서는 다양한 방식으로 운용될 수 있을 것이다.

예컨대, 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)의 변경 완료 후에 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 변경하고, 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)의 변경 완료 후에 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)를 변경할 수 있을 것이다. 이 경우, 송신 지향성 및 수신 지향성을 고정한 체 탐지 레인지를 가변하여 수신하는 방식으로 펄스 레이더 장치(200)가 동작할 것이다. 그리고 다시 새로운 수신 지향성으로 탐지 레인지를 가변하여 에코 펄스를 수신하는 방식으로 모든 수신 지향성에 대한 레이더 스캔이 완료되면, 송신 지향성을 변경하도록 펄스 레이더 장치(200)가 동작할 수 있을 것이다.

요약하면, 본 발명의 펄스 레이더 장치(200)는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i), 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j), 그리고 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 가변할 수 있다. 그리고 각각의 시퀀스들의 순서도 가변할 수 있어 본 발명의 펄스 레이더 장치(200)는 높은 지향성 특성을 다양하게 응용할 수 있다.

도 7b는 본 발명의 펄스 레이더 장치의 지향성을 조정하는 방법의 다른 예를 보여주는 순서도이다. 도 7b를 참조하여, 도 7a의 지향성 조정 절차중 일부가 변경된 펄스 레이더 장치(200)의 송수신 펄스의 지향성 및 레인지 제어 방법이 설명될 것이다.

S135 단계에서, 신호 처리기(215)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ)에 대응하는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 생성하도록 클록 발생기(213)를 설정할 것이다. 초기화 직후에는, 신호 처리기(215)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1, k=1)에 대응하는 수신 클록간 지연(d)의 시간 간격으로 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)이 생성되도록 클록 발생기(213)를 제어할 것이다.

S145 단계에서, 신호 처리기(215)는 송수신 지연(Δ)을 정의하는 레인지 시퀀스(Range_SEQ)를 설정한다. 즉, 초기화 직후에 신호 처리기(215)는 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1, j=1)에 대응하는 송수신 지연(Δ)으로 클록 발생기(213)를 설정할 것이다.

S150 단계에서, 신호 처리기(215)는 설정된 지향성 및 레인지에 대응하는 영역을 스캔하도록 다중 송신부(230) 및 다중 수신부(240)를 제어할 것이다. 즉, 다중 송신부(230)는 S120 단계에서 설정된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1)에 따라 송신 펄스를 생성 및 방사할 것이다. 그리고 신호 처리기(215)는 S145 단계에서 설정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1)에 대응하는 송수신 지연(Δ)이 경과한 후에 에코 펄스를 수신하도록 다중 수신부(240)를 제어할 것이다. 다중 수신부(240)는 S135 단계에서 설정된 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1)에 따라 다중 수신 안테나들을 사용하여 에코 펄스를 수신할 것이다. 이때, 동일한 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i), 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j) 및 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)의 조건으로 송신 및 수신을 미리 설정된 횟수만큼 반복할 수 있음은 잘 이해될 것이다. 동일 거리와 위치에 대한 반복적인 레이더 스캔을 통해서 수신 신호의 신호대 잡음비(SNR)를 개선할 수 있을 것이다.

S161 단계에서, 신호 처리기(215)는 모든 레인지들에 대해 탐색이 완료되었는지 체크한다. 예를 들면, 신호 처리기(215)는 설정된 모든 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 사용한 탐색이 완료되었는지 판단한다. 만일, 모든 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)에 대응하는 탐색이 완료된 것으로 판단되면(예 방향), 절차는 S171 단계로 이동한다. 반면, 설정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 모두 탐지하지 못한 경우(아니오 방향), 절차는 S166 단계로 이동한다.

S166 단계에서, 신호 처리기(215)는 탐색 레인지의 거리를 선택하기 위한 레인지 시퀀스(Range_SEQ)를 변경한다. 즉, 신호 처리기(215)는 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)의 변수(j)를 변수(j+1)로 증가시킬 수 있다. 이어서, S145 단계로 복귀하여, 신호 처리기(215)는 변경된 레인지 시퀀스(Range_SEQ)에 대응하는 송수신 지연(Δ)을 갖도록 클록 발생기(213)를 설정할 것이다. 그리고 신호 처리기(215)는 S120 단계에서 설정된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1), 변경된 레인지 시퀀스 조건에서 수신 클록 시퀀스를 가변하면서 레이더 스캔을 수행하는 동작 루프(S145 → S150 → S161 → S166)를 수행한다.

S171 단계에서, 신호 처리기(215)는 모든 수신 방향들에 대해 수신이 완료되었는지 체크한다. 예를 들면, 신호 처리기(215)는 설정된 모든 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 사용한 탐색이 완료되었는지 판단한다. 만일, 모든 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대응하는 수신 펄스를 수신한 것으로 판단되면(예 방향), 절차는 S180 단계로 이동한다. 반면, 설정된 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 다 사용하지 않은 경우(아니오 방향), 절차는 S176 단계로 이동한다.

S176 단계에서, 신호 처리기(215)는 다중 수신부(240)의 지향성을 조정하기 위한 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 변경한다. 즉, 신호 처리기(215)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)의 변수(k)를 변수(k+1)로 증가시킬 수 있다. 이어서, 절차는 S135 단계로 복귀한다. 그리고 신호 처리기(215)는 변경된 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대응하는 수신 클록간 지연(d)을 갖도록 클록 발생기(213)를 설정할 것이다. 그리고 펄스 레이더 장치(200)는 S120 단계, S145 단계에서 설정된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1), 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1)에 따라 송신 펄스를 방사하고 에코 펄스를 수신할 것이다.

S185 단계에서, 신호 처리기(215)는 송신 펄스의 지향성을 가변하기 위한 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)를 변경한다. 즉, 신호 처리기(215)는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)의 변수(i)를 변수(i+1)로 증가시킬 수 있다. 이어서, 절차는 S120 단계로 복귀한다. 그리고 신호 처리기(215)는 변경된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)에 대응하는 송신 클록간 지연(δ)을 갖도록 클록 발생기(213)를 설정할 것이다. 그리고 신호 처리기(215)는 변경된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)에 따르는 수신 클록 시퀀스 조정 루프, 레인지 시퀀스 조정 루프를 처리할 것이다.

S190 단계에서, 신호 처리기(215)는 모든 방향과 레인지에 대한 레이더 스캔 결과를 이용하여 타깃의 위치나 거리, 형태 또는 움직임 여부 등을 분석할 것이다. 즉, 신호 처리기(215)는 설정된 모든 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i), 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j), 그리고 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대한 레이더 스캔 결과를 이용하여 타깃의 특징을 분석할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 다른 펄스 레이더 장치를 보여주는 블록도이다. 도 8을 참조하면, 펄스 레이더 장치(300)는, 펄스 레이더 구동부(310), 송신기(331), 다중 수신부(340)를 포함할 수 있다.

펄스 레이더 구동부(310)는 소스 클록 신호(또는, 기준 클록 신호)로부터 송신기(331)에 제공될 송신 클록 신호(TxCLK)를 생성한다. 그리고 펄스 레이더 구동부(310)는 소스 클록으로부터 다중 수신부(340)에 제공될 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N, N은 자연수)을 생성할 수 있다. 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)은 각각 수신 클록간 지연(d)의 시간차를 갖는다. 즉, 제 2 수신 클록 신호(RxCLK_2)는 제 1 수신 클록 신호(RxCLK_1)에 비해 수신 클록간 지연(d)만큼 지연된 클록 신호이다. 제 3 수신 클록 신호(RxCLK_3)는 제 2 수신 클록 신호(RxCLK_2)에 비해 수신 클록간 지연(d)만큼 지연된 클록 신호이다.

여기서, 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N) 간의 시간 지연인 수신 클록간 지연(d)은 다양한 값으로 조정될 수 있다. 예를 들면, 수신 클록간 지연(d)은 양수, 제로(0), 또는 음수가 될 수도 있다. 즉, 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)은 수신 클록간 지연(d)의 크기에 따라 순서가 역전될 수도 있을 것이다.

순차적으로 수신 클록간 지연(d)만큼 지연되는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)은 다중 수신부(340)에 전달된다. 다중 수신부(340)에는 복수의 수신 안테나들(Ant_Rx) 각각에 대응하는 샘플러들(Sampler)이 구비될 수 있다. 샘플러들은 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)에 구동되어 에코 펄스를 수신할 것이다. 각각의 수신 안테나들(Ant_Rx)을 통해서 수신된 수신 신호는 펄스 레이더 구동부(310)에 전달되어 분석될 것이다.

수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N) 각각에 따른 수신 동작에 의해, 다중 수신부(340)의 지향성은 수신 클록간 지연(d)의 크기에 의해서 정의된다. 즉, 다중 수신부(340)의 지향성은 수신 클록간 지연(d)의 크기에 따라 제어될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 하나의 송신 펄스의 방사 및 그에 따른 에코 펄스의 수신 간격의 조정을 통해서 탐지 거리가 결정될 수 있다. 본 발명에서는, 펄스 레이더 구동부(310)는 송신 클록 신호와 수신 클록 신호의 송수신 지연(Δ)의 크기를 제어하여 레인지를 선택할 수 있다.

이상에서는 단일 송신기와 다중 수신기 구조를 포함하며, 클록 신호를 사용한 지향성을 조정하는 펄스 레이더 장치(300)가 간략히 설명되었다. 싱글 송신기(331)를 사용하는 경우, 송신 펄스의 지향성은 고정되더라도 레인지와 다중 수신부(340)의 지향성은 자유롭게 조정될 수 있다.

도 9는 도 8의 펄스 레이더 장치의 구체적인 예를 보여주는 블록도이다. 도 9를 참조하면, 펄스 레이더 장치(300)는 펄스 레이더 구동부(310), 싱글 송신기(331), 그리고 다중 수신부(340)를 포함할 수 있다.

펄스 레이더 구동부(310)는 클록 발생기(313) 및 신호 처리기(315)를 포함한다. 클록 발생기(313)는 기준 클록(311)을 사용하여 싱글 송신 클록 신호(TxCLK) 및 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 생성한다. 클록 발생기(313)는, 예를 들면, 지연고정루프(Delay Locked Loop: 이하, DLL)나 위상고정루프(Phase Locked Loop: 이하, PLL)를 포함할 수 있다. 클록 발생기(313)는 지연고정루프(DLL)나 위상고정루프(PLL)를 사용하여 기준 클록(311)으로부터 싱글 송신 클록 신호(TxCLK) 및 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 생성할 수 있다.

신호 처리기(315)는 미리 설정된 수신 클록간 지연(d)의 값에 따라 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 생성하도록 클록 발생기(313)를 설정할 수 있다. 신호 처리기(315)는 또한, 다중 수신부(340)로부터 수신된 신호를 제공받는다. 신호 처리기(315)는 수신된 신호를 사용하여 타깃에 대한 분석을 수행할 수 있다. 예를 들면, 신호 처리기(315)는 수신된 신호를 분석하여 타깃의 방향이나 거리와 같은 위치 정보를 분석할 수 있다. 또는, 신호 처리기(315)는 수신된 신호를 조합하여 타깃의 형태나 움직임 여부도 검출할 수 있다.

싱글 송신기(331) 및 송신 안테나(336)는 싱글 송신 클록 신호(TxCLK)를 사용하여 특정 펄스 반복 주기를 갖는 펄스 신호를 생성하여 공간이나 특정 매질에 송신 펄스로 방사할 것이다. 여기서, 본 발명의 기술적 특징에 따르면, 공간상으로 송신 펄스를 방사하기 위한 수단으로 송신 안테나만을 특정하지는 않는다. 예를 들면, 다양한 매질로 채워진 공간으로 송신 펄스를 방사하기 위한 다양한 수단들이 대체될 수 있음은 통상적인 지식을 가지는 기술자에게 잘 이해될 것이다. 예컨대, 물과 같은 유체를 매질로 하는 공간 속으로 송신 펄스를 방사하기 위한 방사 수단으로는 송신 안테나에 대응하는 특화된 별도의 수단이 있어야 함은 잘 이해될 것이다. 또한, 송신 펄스를 방사하는 매질이 케이블이나 철봉(Iron rod)과 같은 경우, 매질의 불연속 경계면에서 반사되는 반사 펄스를 수신하는 방식으로 본 발명의 특징이 응용될 수 있을 것이다.

다중 수신부(340)는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 이용하여 특정 수신 지향성(φ_Rx)을 가질 수 있다. 다중 수신부(340)는 복수의 광대역 샘플러들(341, 342, 343)과 복수의 수신 안테나들(346, 347, 348)을 포함할 수 있다. 그리고 복수의 수신 안테나들(346, 347, 348)로부터 수신된 신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기들(341_2, 342_2, 343_2), 아날로그-디지털 변환기들(341_1, 342_1, 343_1)을 더 포함한다. 복수의 수신 안테나들(346, 347, 348) 각각에 의해 수신되는 수신 신호들은 저잡음 증폭기들(341_2, 342_2, 343_2)에 의해서 증폭된다. 증폭된 수신 신호들은 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 사용하는 광대역 샘플러들(341, 342, 343)에 의해서 샘플링된다. 그리고 샘플링된 샘플링 신호는 아날로그-디지털 변환기들(341_1, 342_1, 343_1)에 의해서 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호로 변환된 샘플링 신호는 신호 처리기(315)에 전달될 것이다.

본 발명의 싱글 송신기(331) 구조의 펄스 레이더 장치(300)는 송신 펄스를 타깃이 존재할 가능성이 있는 모든 범위로 방사하고, 레인지 시퀀스 및 수신 클록 시퀀스를 가변하여 탐지 레인지와 다중 수신부(340)의 지향성을 제어하여 펄스 레이더 장치(300)를 운용할 수 있다.

도 10은 도 9의 펄스 레이더 장치의 동작을 보여주는 타이밍도이다. 도 10을 참조하면, 수신 펄스의 지향성, 그리고 탐지 레인지를 선택하기 위한 펄스 레이더 장치(300)의 클록 제어 방법이 설명될 것이다. 싱글 송신기 조건에서, 송신 클록은 단일 송신 클록 시퀀스(Single TxCLK_SEQ)로 고정된다. 그리고 레인지와 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)이 지연 크기에 따라 시퀀스로 분류될 수 있다.

시퀀스(SEQ_11)는 제 1 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1), 그리고 제 1 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1)의 조합을 나타낸다. 모든 시퀀스에서 송신 클록은 싱글 클록 시퀀스(Single TxCLK_SEQ)로 동일하다. 즉, 송신 클록 신호(TxCLK)는 고정된다. 그리고 시퀀스(SEQ_11)에서의 송신 클록 신호(TxCLK)와 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)은 제 1 송수신 지연(Δ1)으로 설정된다. 그리고 시퀀스(SEQ_11)에서, 제 1 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1)는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)의 수신 클록간 지연이 'd1'임을 나타낸다.

시퀀스(SEQ_12)는 제 1 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1), 그리고 제 2 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_2)의 조합을 나타낸다. 즉, 시퀀스(SEQ_12)는 시퀀스(SEQ_11)에 비해서 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)의 수신 클록간 지연이 'd2'로 변경된 클록 조합을 나타낸다. 도시된 바와 같이 시퀀스(SEQ_12)에서는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)의 수신 클록간 지연이 시퀀스(SEQ_11)에 비해서 감소된 것을 알 수 있다. 이러한 조건은 시퀀스(SEQ_12)는 시퀀스(SEQ_11)에 비해 다중 수신부(340)의 지향성이 변경되었음을 나타낸다.

시퀀스(SEQ_13)는 시퀀스(SEQ_12)에 비하여 조정된 수신 펄스의 지향각을 갖는 클록 시퀀스를 나타낸다. 즉, 시퀀스(SEQ_13)의 싱글 송신 클록 시퀀스(Single TxCLK_SEQ)와 제 1 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1)가 시퀀스(SEQ_12)와 동일하다. 하지만, 시퀀스(SEQ_13)는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N) 각각이 제로 지연(d3 = 0)으로 설정된 상태를 나타낸다. 즉, 시퀀스(SEQ_13) 조건에서는, 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)이 동시에 인가됨을 나타낸다.

상술한 방식으로 시퀀스들(SEQ_14, SEQ_15)도 송신 클록 시퀀스 및 레인지 시퀀스가 유지된 체, 다중 수신부(340)의 지향성만을 조정하는 방식을 설명하고 있다. 하지만, 시퀀스들(SEQ_14, SEQ_15)에서는 수신 클록의 순서가 시퀀스들(SEQ_11, SEQ_12)에 비하여 역전된 상태를 보여준다. 더불어, 시퀀스(SEQ_15)는 시퀀스(SEQ_14)에 비하여 조정된 다중 수신부(340)의 지향성을 갖는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_5)를 포함한다.

시퀀스(SEQ_21)는 시퀀스들(SEQ_11~SEQ_15)에 비하여 레인지 시퀀스가 변경된 클록 상태를 보여준다. 시퀀스들(SEQ_11~SEQ_15)의 클록 설정에 의해서 펄스 레이더 장치(300)는 제 1 송수신 지연(Δ1)에 대응하는 레인지의 다양한 방향의 수신 펄스들을 수신할 수 있다. 하지만, 시퀀스(SEQ_21)의 클록 설정을 통해서 펄스 레이더 장치(300)는 제 2 송수신 지연(Δ2)에 대응하는 레인지의 수신 지향성을 제어할 수 있다.

시퀀스(SEQ_21)는 제 2 레인지 시퀀스(Range_SEQ_2), 그리고 제 1 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1)의 조합을 나타낸다. 물론, 송신 클록은 싱글 클록 시퀀스(Single TxCLK_SEQ)로 시퀀스들(SEQ_11~SEQ_15)과 동일하다. 그리고 시퀀스(SEQ_21)의 클록 조건에서, 송신 클록 신호(TxCLK)와 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N) 간의 송수신 지연은 제 2 송수신 지연(Δ2)으로 설정된다. 그리고 제 1 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1)가 제공되어 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)의 수신 클록간 지연이 'd1'으로 설정될 것이다. 도시되지는 않았지만, 이후에 후속되는 시퀀스들(SEQ_22 ~ SEQ_25)에 대응하는 클록 조건에서는 수신 지향성 변경을 위해 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)의 수신 클록간 지연 및 순서도 조정될 것이다.

이상에서는 싱글 송신기를 갖는 펄스 레이더 장치(300)에서 고정된 송신 클록 조건하에서 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)와 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 조정하는 예가 설명되었다. 이러한 클록의 시퀀스 조정을 통해서, 본 발명의 펄스 레이더 장치(300)는 싱글 송신기 조건 하에서도 탐지 레인지 선택과 수신 지향성 제어를 용이하게 수행할 수 있다.

더불어, 도시된 시퀀스의 순차적인 변화는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하다. 즉, 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 고정하고, 레인지 시퀀스를 순차적으로 가변한 후에, 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 변경하는 방식으로 클록 설정이 이루어질 수도 있음은 잘 이해될 것이다.

도 11은 도 8의 펄스 레이더 장치(300)의 지향성 조정 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 11을 참조하면, 싱글 송신기(331)와 다중 수신부(340)를 포함하는 펄스 레이더 장치(300)에서의 다중 수신부(340)의 지향성 및 레인지 제어 방법이 설명될 것이다.

S210 단계에서, 펄스 레이더 장치(300)의 신호 처리기(315)는 변수들(j, k)을 초기화(j=k=1)한다. 여기서, 싱글 송신기(331)에 제공되는 클록은 단일 클록이기 때문에, 송신 시퀀스(TxCLK_SEQ)의 조정은 불필요하다. 변수(j)는 레인지 시퀀스(Range_SEQ)를, 변수(k)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ)를 선택하기 위한 값이다.

S220 단계에서, 신호 처리기(315)는 다중 송신 클록 신호들과 다중 수신 클록 신호들의 송수신 지연(Δ)을 정의하는 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 설정한다. 즉, 초기화 직후에 신호 처리기(215)는 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1, j=1)에 대응하는 제 1 송수신 지연(Δ1)으로 클록 발생기(313)를 설정할 것이다.

S230 단계에서, 신호 처리기(315)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대응하는 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)을 생성하도록 클록 발생기(313)를 설정할 것이다. 초기화 직후에는, 신호 처리기(315)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1, k=1)에 대응하는 지연(d1)의 시간 간격으로 다중 수신 클록 신호들(RxCLK_1, RxCLK_2, …, RxCLK_N)이 생성되도록 클록 발생기(313)를 제어할 것이다.

S240 단계에서, 신호 처리기(315)는 설정된 다중 수신부(340)의 지향성 및 레인지에 대응하는 영역을 스캔하도록 싱글 송신기(331) 및 다중 수신부(340)를 제어할 것이다. 즉, 싱글 송신기(331)는 싱글 송신 클록 신호(TxCLK)에 따른 펄스 주기를 갖는 송신 펄스를 생성 및 방사할 것이다. 그리고 신호 처리기(315)는 S220 단계에서 설정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1)에 대응하는 제 1 송수신 지연(Δ1)이 경과한 후에 에코 펄스를 수신하도록 다중 수신부(340)를 제어할 것이다. 다중 수신부(340)는 S230 단계에서 설정된 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_1)에 따라 다중 수신 안테나들을 사용하여 에코 신호들을 수신할 것이다.

S250 단계에서, 신호 처리기(315)는 모든 수신 방향들에 대해 수신이 완료되었는지 체크한다. 예를 들면, 신호 처리기(315)는 설정된 모든 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 사용한 탐색이 완료되었는지 판단한다. 만일, 모든 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대응하는 수신 펄스를 수신한 것으로 판단되면(예 방향), 절차는 S260 단계로 이동한다. 반면, 설정된 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 다 사용하지 않은 경우(아니오 방향), 절차는 S255 단계로 이동한다.

S255 단계에서, 신호 처리기(315)는 수신 펄스의 지향성을 조정하기 위한 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 변경한다. 즉, 신호 처리기(315)는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)의 변수(k)를 변수(k+1)로 증가시킬 수 있다. 이어서, 절차는 S230 단계로 복귀한다. 그리고 신호 처리기(315)는 변경된 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대응하는 수신 클록간 지연(d2)을 갖도록 클록 발생기(313)를 설정할 것이다. 그리고 펄스 레이더 장치(300)는 S220 단계에서 설정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1)에 따라 송신 펄스를 방사하고, 에코 펄스를 수신할 것이다. 이러한 동작 루프(S230 → S240 → S250 → S255)는 미리 설정된 모든 수신 방향에 대한 레이더 스캔이 완료될 때까지 반복될 것이다.

S260 단계에서, 신호 처리기(315)는 모든 레인지들에 대해 탐색이 완료되었는지 체크한다. 예를 들면, 신호 처리기(315)는 설정된 모든 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 사용한 탐색이 완료되었는지 판단한다. 만일, 모든 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)에 대응하는 탐색이 완료된 것으로 판단되면(예 방향), 절차는 S270 단계로 이동한다. 반면, 설정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 모두 탐지하지 못한 경우(아니오 방향), 절차는 S265 단계로 이동한다.

S265 단계에서, 신호 처리기(315)는 탐색 레인지를 선택하기 위한 레인지 클록 시퀀스(Range_SEQ)를 변경한다. 즉, 신호 처리기(315)는 수신 클록 시퀀스(Range_SEQ_j)의 변수(j)를 변수(j+1)로 증가시킬 수 있다. 이어서, 절차는 S220 단계로 복귀한다. 그리고 신호 처리기(315)는 변경된 레인지 시퀀스(Range_SEQ)에 대응하는 제 2 송수신 지연(Δ2)을 갖도록 클록 발생기(313)를 설정할 것이다. 그리고 신호 처리기(315)는 변경된 레인지 시퀀스 조건에서 수신 클록 시퀀스를 가변하면서 스캔을 수행하는 동작 루프(S230 → S240 → S250 → S255)를 실행할 것이다.

S270 단계에서, 신호 처리기(315)는 조정 가능한 모든 방향과 레인지에 대해 스캔 결과를 이용하여 타깃의 위치나 거리, 형태 또는 움직임 여부 등을 분석할 것이다. 즉, 신호 처리기(315)는 설정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j), 그리고 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)에 대한 스캔 결과를 이용하여 타깃의 특징을 분석할 수 있다.

위의 실시 예는 신호 처리기(315)가 설정된 모든 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j), 그리고 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 가변하여 스캔한 후, 그 결과를 이용하는 방식이다. 그러나 가변 가능한 모든 시퀀스의 변수들(j, k) 조합은 반드시 순차적일 필요는 없다. 즉, 가변 가능한 모든 시퀀스의 변수들(j, k)은, 부분 영역의 탐지 후에 후속 시퀀스 조합을 찾아가는 능동 탐지영역 제어 방식으로 설정될 수 있을 것이다. 즉, 도 11에서 S270 단계의 위치를 가변하여 레이더 스캔을 수행하고, 그 분석 결과에 따라 다음의 시퀀스 조합을 갖도록 구현할 수 있을 것이다.

도시한 순서도는 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 가변한 후에 레인지 시퀀스(Range_Seq_j)를 변경하는 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명은 여기에 국한되지 않는다. 즉, 고정된 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k) 조건에서, 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 순차적으로 가변한 후에, 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 변경하는 방식으로 클록 설정이 이루어질 수도 있음은 잘 이해될 것이다.

이상에서는 도 8 또는 도 9에 도시된 싱글 송신기와 다중 수신 안테나를 사용하는 펄스 레이더 장치(300)의 동작 방법이 간략히 설명되었다. 이 경우, 송신 클록 신호는 고정되지만, 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j), 그리고 수신 클록 시퀀스(RxCLK_SEQ_k)를 가변할 수 있어, 펄스 레이더 장치(300)는 높은 지향성 특성을 제공할 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 다른 펄스 레이더 장치를 보여주는 블록도이다. 도 12를 참조하면, 펄스 레이더 장치(400)는, 펄스 레이더 구동부(410), 다중 송신부(430), 수신부(440)를 포함할 수 있다. 여기서, 수신부(440)는 도 9의 다중 수신부(340)와 마찬가지로 광대역 샘플러, 저잡음 증폭기, 그리고 ADC(Analog-Digital Converter)를 더 포함할 수 있다. 하지만, 수신부(440)의 이러한 세부 구성은 앞서 설명된 도 9에서 상세히 설명되었으므로 여기서는 간략히 표현되었다.

펄스 레이더 구동부(410)는 소스 클록 신호(또는, 기준 클록 신호)로부터 다중 송신부(430)에 제공될 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N, N은 자연수)을 생성한다. 그리고 펄스 레이더 구동부(410)는 소스 클록 신호로부터 수신부(440)에 제공될 수신 클록 신호(RxCLK)을 생성할 수 있다.

다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)은 각각 송신 클록간 지연(δ)의 시간차를 갖는다. 즉 제 2 송신 클록(TxCLK_2)은 제 1 송신 클록(TxCLK_1)에 비해 송신 클록간 지연(δ)만큼 지연된 클록 신호이다. 제 3 송신 클록(TxCLK_3)은 제 2 송신 클록(TxCLK_2)에 비해 송신 클록간 지연(δ)만큼 지연된 클록 신호이다. 여기서, 송신 클록간 지연(δ)은 다양한 값으로 조정될 수 있다. 즉, 송신 클록간 지연(δ)은 양수, 제로(0), 또는 음수가 될 수도 있다. 예컨대, 송신 클록들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)은 송신 클록간 지연(δ)의 시간 간격으로 순서가 역전될 수도 있다. 순차적으로 각각 송신 클록간 지연(δ)만큼 지연되는 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)은 다중 송신부(430)에 전달된다. 수신부(440)는 수신 클록 신호(RxCLK)를 사용하여 수신 안테나(445)에 수신된 에코 펄스를 수신한다.

이상에서는 단일 수신기와 다중 송신기 구조를 포함하며, 클록 신호를 사용한 지향성을 조정하는 펄스 레이더 장치(400)가 간략히 설명되었다.

도 13은 도 12의 펄스 레이더 장치의 구체적인 예를 보여주는 블록도이다. 도 13을 참조하면, 펄스 레이더 장치(400)는 펄스 레이더 구동부(410), 다중 송신부(430), 그리고 수신부(440)를 포함할 수 있다.

펄스 레이더 구동부(410)는 클록 발생기(413) 및 신호 처리기(415)를 포함한다. 클록 발생기(413)는 기준 클록(411)을 사용하여 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 및 싱글 수신 클록 신호(RxCLK)를 생성한다. 클록 발생기(413)는, 예를 들면, 지연고정루프(Delay Locked Loop: 이하, DLL)나 위상고정루프(Phase Locked Loop: 이하, PLL)를 포함할 수 있다. 클록 발생기(413)는 지연고정루프(DLL)나 위상고정루프(PLL)를 사용하여 기준 클록(411)으로부터 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N) 및 싱글 수신 클록 신호(RxCLK)를 생성할 수 있다.

신호 처리기(415)는 미리 설정된 송신 클록간 지연(δ)의 값에 따라 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)을 생성하도록 클록 발생기(413)를 설정할 수 있다. 신호 처리기(415)는 또한, 수신부(440)로부터 수신된 신호를 제공받는다. 신호 처리기(415)는 수신 신호를 사용하여 타깃에 대한 분석을 수행할 수 있다. 예를 들면, 신호 처리기(415)는 수신된 신호를 분석하여 타깃의 방향이나 거리와 같은 위치 정보를 분석할 수 있다. 또는, 신호 처리기(415)는 수신된 신호를 조합하여 타깃의 형태나 움직임 여부도 검출할 수 있다.

다중 송신부(430) 및 송신 안테나들은 다중 송신 클록 신호들(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)을 사용하여 펄스 신호를 생성하여 공간이나 특정 매질에 송신 펄스로 방사할 것이다. 여기서, 본 발명의 기술적 특징에 따르면, 공간상으로 송신 펄스를 방사하기 위한 수단으로 송신 안테나만을 특정하지는 않는다. 예를 들면, 다양한 매질로 채워진 공간으로 송신 펄스를 방사하기 위한 다양한 수단들이 대체될 수 있음은 통상적인 지식을 가지는 기술자에게 잘 이해될 것이다. 예컨대, 물과 같은 유체를 매질로 하는 공간 속으로 송신 펄스를 방사하기 위한 방사 수단으로는 송신 안테나에 대응하는 특화된 별도의 수단이 있어야 함은 잘 이해될 것이다. 또한, 송신 펄스를 방사하는 매질이 케이블이나 철봉(Iron rod)과 같은 경우, 매질의 불연속 경계면에서 반사되는 반사 펄스를 수신하는 방식으로 본 발명의 특징이 응용될 수 있을 것이다.

도 14는 도 13은 펄스 레이더 장치의 지향성 조정 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 도 14를 참조하면, 다중 송신부(430)와 수신부(440)를 포함하는 펄스 레이더 장치(400)의 지향성 및 레인지 제어 방법이 설명될 것이다.

S310 단계에서, 펄스 레이더 장치(400)의 신호 처리기(415)는 변수들(i, j)을 초기화(i=j=1)한다. 여기서, 수신부(440)에 제공되는 클록 신호는 단일 클록 신호이기 때문에, 수신 시퀀스(RxCLK_SEQ)의 조정은 불필요하다. 여기서, 변수(i)는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ)를 선택하기 위한 값이다. 변수(j)는 레인지 시퀀스(Range_SEQ)를 선택하기 위한 값이다.

S320 단계에서, 신호 처리기(315)는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)에 대응하는 다중 송신 클록(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)을 생성하도록 클록 발생기(313)를 설정할 것이다. 초기화 직후에는, 신호 처리기(315)는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_1, i=1)에 대응하는 송신 클록간 지연(δ)으로 다중 송신 클록(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)이 생성되도록 클록 발생기(313)를 제어할 것이다.

S330 단계에서, 신호 처리기(415)는 다중 송신 클록 신호들과 싱글 수신 클록 신호(RxCLK)의 송수신 지연(Δ)을 정의하는 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 설정한다. 즉, 초기화 직후에 신호 처리기(415)는 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1, j=1)에 대응하는 제 1 송수신 지연(Δ1)으로 클록 발생기(413)를 설정할 것이다.

S340 단계에서, 신호 처리기(415)는 설정된 다중 송신부(430)의 지향성 및 레인지에 대응하는 영역을 스캔하도록 다중 송신부(430) 및 수신부(440)를 제어할 것이다. 즉, 다중 송신부(430)는 다중 송신 클록(TxCLK_1, TxCLK_2, …, TxCLK_N)에 따른 송신 펄스를 생성 및 방사할 것이다. 그리고 신호 처리기(415)는 S330 단계에서 설정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_1)에 대응하는 제 1 송수신 지연(Δ1)이 경과한 후에 에코 펄스를 수신하도록 수신부(440)를 제어할 것이다.

S350 단계에서, 신호 처리기(415)는 모든 레인지들에 대해 탐색이 완료되었는지 체크한다. 예를 들면, 신호 처리기(415)는 설정된 모든 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 사용한 탐색이 완료되었는지 판단한다. 만일, 모든 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)에 대응하는 탐색이 완료된 것으로 판단되면(예 방향), 절차는 S360 단계로 이동한다. 반면, 설정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 모두 탐지하지 못한 경우(아니오 방향), 절차는 S355 단계로 이동한다.

S355 단계에서, 신호 처리기(415)는 탐색 레인지를 선택하기 위한 레인지 클록 시퀀스(Range_SEQ)를 변경한다. 즉, 신호 처리기(415)는 수신 클록 시퀀스(Range_SEQ_j)의 변수(j)를 변수(j+1)로 증가시킬 수 있다. 이어서, 절차는 S330 단계로 복귀한다. 그리고 신호 처리기(415)는 변경된 레인지 시퀀스(Range_SEQ)에 대응하는 제 2 송수신 지연(Δ2)을 갖도록 클록 발생기(413)를 설정할 것이다. 그리고 신호 처리기(415)는 변경된 레인지 시퀀스 조건에서 레이더 스캔을 수행하는 동작 루프(S330 → S340 → S350 → S255)를 실행할 것이다.

S360 단계에서, 신호 처리기(415)는 모든 송신 방향들에 대해 스캔이 완료되었는지 체크한다. 신호 처리기(415)는 설정된 모든 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)를 사용한 스캔이 완료되었는지 판단한다. 만일, 모든 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)에 대응하는 스캔이 완료된 것으로 판단되면(예 방향), 절차는 S370 단계로 이동한다. 반면, 설정된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)를 다 사용하지 않은 경우(아니오 방향), 절차는 S365 단계로 이동한다.

S365 단계에서, 신호 처리기(415)는 송신 펄스의 지향성을 가변하기 위한 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)를 변경한다. 즉, 신호 처리기(415)는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)의 변수(i)를 변수(i+1)로 증가시킬 수 있다. 이어서, 절차는 S320 단계로 복귀한다.

S370 단계에서, 신호 처리기(415)는 레이더 스캔 결과를 사용하여 조정 가능한 모든 방향과 레인지에 대해 스캔 결과를 이용하여 타깃의 위치나 거리, 형태 또는 움직임 여부 등을 분석할 것이다. 즉, 신호 처리기(415)는 설정된 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i) 및 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)에 대한 스캔 결과를 이용하여 타깃의 특징을 분석할 것이다.

위의 실시 예는 신호 처리기(415)가 설정된 모든 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i) 및 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 가변하여 스캔한 후, 그 결과를 이용하는 방식이다. 그러나 가변 가능한 모든 시퀀스의 변수들(i, j) 조합을 순차적으로 변경하지 않고, 부분 영역의 탐지 후에 다음 시퀀스 조합을 찾아가는 능동 탐지 영역 제어도 가능할 것이다. 이러한 방식은 도 14에서 S370 단계의 위치를 가변하고 분석 결과에 따라 다음의 시퀀스 조합을 갖도록 구현할 수 있을 것이다.

도시한 순서도는 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)를 가변한 후에 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 변경하는 실시 예를 설명하기 것일 뿐, 본 발명은 여기에 국한되지 않는다. 즉, 고정된 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j) 조건에서, 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)를 순차적으로 가변한 후에, 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)를 변경하는 방식으로 클록 설정이 이루어질 수도 있음은 잘 이해될 것이다.

이상에서는 도 12 또는 도 13에 도시된 다중 송신부(430)와 단일의 수신부(440)를 사용하는 펄스 레이더 장치(400)의 동작 방법이 간략히 설명되었다. 이 경우, 수신 클록 신호(RxCLK)는 고정되지만, 송신 클록 시퀀스(TxCLK_SEQ_i)와 레인지 시퀀스(Range_SEQ_j)는 가변될 수 있어, 펄스 레이더 장치(400)는 높은 지향성 특성을 가질 수 있다. 도 15는 본 발명에 사용 가능한 송신기의 예를 보여주는 블록도이다. 도 15를 참조하면, 송신기(500)는 송신 클록을 사용하여 온타임 신호를 생성하는 시간 지연 생성기(510), 송신 펄스 생성기(530), 그리고 송신 안테나(550)를 포함할 수 있다.

시간 지연 생성기(510)는 송신 클록으로부터 온타임 신호를 생성한다. 온타임 신호의 미리 정의된 온타임 시간(Ton) 동안, 송신 펄스 생성기(530)에 구비되는 발진기가 구동될 것이다. 그러면, 발진기의 구동에 따라 원하는 펄스 폭을 가지는 펄스 신호가 생성된다. 이러한 시간 지연 생성기(510) 방식의 펄스 생성은 다중 송신기의 구성으로 사용될 수 있다. 여기서, 상술한 시간 지연 생성기(510)는 전압 제어 지연 라인(Voltage Controlled Delay Line: VDCL), 논리 게이트와 같은 다양한 회로들을 사용하여 구성할 수 있다.

도 16은 본 발명에 사용 가능한 송신기의 다른 예를 보여주는 블록도이다. 도 16을 참조하면, 본 발명의 송신기(600)는 논리 구형파 발생기(610)와 구형파 합성기(620)를 포함할 수 있다.

논리 구형파 발생기(610)는 지연(Td)이 다르게 정의된 복수의 구형파들을 생성할 수 있다. 논리 구형파 발생기(610)는 예를 들면 다양한 논리 회로를 조합하여 복수의 구형파들을 생성할 수 있다. 구형파 합성기(620)는 서로 다른 지연을 가지는 복수의 구형파들을 합성하여 고주파 송신 펄스를 생성할 수 있다. 이러한 구조를 통해서 본 발명의 다중 송신기를 구성할 수 있다.

도 17은 본 발명에 사용 가능한 송신기의 또 다른 예를 보여주는 도면이다. 도 17을 참조하면, 송신기(700)는 고전압원(710), 송신 펄스 생성기(720), 그리고 송신 안테나(730)를 포함할 수 있다.

고전압원(710)은 출력 펄스 신호를 증가하기 위해 고전압을 생성하여 송신 펄스 생성기(720)에 제공할 수 있다. 송신 펄스 생성기(720)는 클록 신호나 온타임 신호를 제공받아 고주파의 펄스 신호를 생성할 수 있다. 송신 펄스 생성기(720)는 예를 들면, 갈륨질화물(GaN) 반도체, 갈륨비소(GaAs)기반의 고전압 반도체로 구현될 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.

Claims

펄스 레이더 장치에 있어서:
싱글 송신 클록 신호에 따라 송신 펄스를 방사하는 송신부;
다중 수신 클록 신호에 따라 복수의 수신 안테나들을 통해서 수신되는 에코 펄스를 수신하는 다중 수신부; 그리고
기준 클록 신호를 사용하여 상기 싱글 송신 클록 신호 및 상기 다중 수신 클록 신호를 생성하여 상기 송신부 및 상기 다중 수신부에 제공하는 펄스 레이더 구동부를 포함하되,
상기 펄스 레이더 구동부는 상기 다중 수신부의 지향성을 조정하기 위해 상기 다중 수신 클록 신호 간의 수신 클록 지연을 조정하며, 탐색 레인지를 선택하기 위해 상기 싱글 송신 클록 신호와 상기 다중 수신 클록 신호 간의 송수신 지연을 조정하는 펄스 레이더 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 송신부는:
상기 싱글 송신 클록 신호를 제공받아 펄스 신호를 생성하는 송신기; 그리고
상기 송신기가 출력하는 상기 펄스 신호를 방사하는 송신 안테나를 포함하는 펄스 레이더 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 다중 수신부는:
상기 에코 펄스를 수신하는 복수의 수신 안테나들; 그리고
각각 상기 다중 수신 클록 신호들 중 하나를 제공받아 상기 복수의 수신 안테나들로부터 수신되는 신호를 수신하는 복수의 수신기들을 포함하되,
상기 복수의 수신기들 중 제 1 수신기에는 제 1 수신 클록 신호가, 상기 제 1 수신기와 인접한 제 2 수신기에는 제 2 수신 클록 신호가 제공되며,
상기 제 1 수신 클록 신호와 상기 제 2 수신 클록 신호 간의 제 1 수신 클록간 지연의 크기 조정을 통해서 상기 다중 수신부의 지향성이 조정되는 펄스 레이더 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 펄스 레이더 구동부는, 상기 제 1 수신 클록간 지연이 증가하거나 감소하도록, 또는 상기 제 1 수신 클록간 지연이 '0'이 되도록, 또는 상기 제 1 수신 클록 신호와 상기 제 2 수신 클록 신호의 전후 관계가 역전되도록 조정하는 펄스 레이더 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 복수의 수신기들 중 상기 제 2 수신기와 인접한 제 3 수신기에는 제 3 수신 클록 신호가 제공되며, 상기 제 2 수신 클록 신호와 상기 제 3 수신 클록 신호의 제 2 수신 클록간 지연은 상기 제 1 수신 클록간 지연과 같거나 다른 값을 가지는 펄스 레이더 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 수신기들 각각은:
상기 복수의 수신 안테나들 중 어느 하나에서 수신된 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기; 그리고
상기 다중 수신 클록 신호들 중 하나를 제공받아 상기 증폭된 수신 신호를 샘플링하는 광대역 샘플러를 포함하는 펄스 레이더 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 펄스 레이더 구동부는:
기준 클록 신호로부터 상기 싱글 송신 클록 신호 및 상기 다중 수신 클록 신호를 생성하는 클록 발생기; 그리고
상기 다중 수신부로부터 제공된 수신 신호를 처리하여 타깃의 위치, 타깃의 형태, 타깃의 거리 중 적어도 하나를 분석하는 신호 처리기를 포함하는 펄스 레이더 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 클록 발생기는, 상기 기준 클록으로부터 지연 관계를 설정하여 상기 싱글 송신 클록 신호 또는 상기 다중 수신 클록 신호를 생성하기 위한 다단 전압제어지연소자 (VCDL: voltage controlled delay line)를 포함하는 지연 고정 루프(DLL)나, 위상 고정 루프(PLL)를 포함하는 펄스 레이더 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 송수신 지연의 크기는 상기 탐색 레인지의 선택을 위해 증가 또는 감소되며, 특정 레인지에 대한 수신 감도를 높이기 위해 특정 크기의 송수신 지연으로 2회 이상 반복하여 레이더 송수신이 수행되는 펄스 레이더 장치.
펄스 레이더 장치에 있어서:
송신 클록 신호에 따라 송신 펄스를 방사하는 송신부;
수신 클록 신호에 따라 에코 펄스를 수신하는 수신부; 그리고
기준 클록 신호를 사용하여 상기 송신 클록 신호 및 상기 수신 클록 신호를 생성하고, 상기 송신 클록 신호 및 상기 수신 클록 신호를 상기 송신부 및 상기 수신부에 제공하는 펄스 레이더 구동부를 포함하되,
상기 펄스 레이더 구동부는 상기 송신 펄스의 지향성을 조정하기 위해 상기 송신 클록 신호의 송신 클록간 지연을 조정하는 펄스 레이더 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 송신 클록 신호는 다중 송신 클록 신호이고,
상기 송신부는:
상기 다중 송신 클록 신호들 중 하나를 제공받아 펄스 신호를 생성하는 복수의 송신기들; 그리고
상기 복수의 송신기들 각각이 출력하는 펄스 신호를 방사하는 복수의 송신 안테나들을 포함하고,
상기 복수의 송신기들 중 제 1 송신기에는 제 1 송신 클록 신호가 제공되고, 상기 제 1 송신기와 인접한 제 2 송신기에는 제 2 송신 클록 신호가 제공되며,
상기 제 1 송신 클록 신호와 상기 제 2 송신 클록 신호 간의 제 1 송신 클록간 지연의 크기 조정을 통해서 상기 송신 펄스의 지향성이 조정되는 펄스 레이더 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 펄스 레이더 구동부는, 상기 제 1 송신 클록간 지연이 증가하거나 감소하도록, 또는 상기 제 1 송신 클록간 지연이 '0'이 되도록, 또는 상기 제 1 송신 클록과 상기 제 2 송신 클록의 전후 관계가 역전되도록 조정하는 펄스 레이더 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 복수의 송신기들 중 상기 제 2 송신기와 인접한 제 3 송신기에는 제 3 송신 클록 신호가 제공되며, 상기 제 2 송신 클록 신호와 상기 제 3 송신 클록 신호 간의 제 2 송신 클록간 지연은 상기 제 1 송신 클록간 지연과 동일하거나 다른 값을 가지는 펄스 레이더 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 복수의 송신기들 각각은:
상기 다중 송신 클록 신호들 중 하나를 제공받아 온타임 신호를 생성하는 가변 지연 생성기; 그리고
상기 온타임 신호에 의해서 정의되는 펄스 구간 동안 활성화되는 발진기를 포함하는 펄스 레이더 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 수신부는 다중 수신부이고,
상기 펄스 레이더 구동부는, 상기 다중 수신부의 지향성을 조정하기 위해 상기 수신 클록 신호의 수신 클록간 지연을 조정하며, 서로 다른 복수의 수신 클록 신호들 간의 수신 클록간 지연은 같거나 다른 펄스 레이더 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 펄스 레이더 구동부는, 탐색 레인지를 선택하기 위해 상기 송신 클록 신호와 상기 수신 클록 신호의 송수신 지연을 조정하며, 특정 레인지에 대한 수신 감도를 높이기 위해 특정 크기의 상기 송수신 지연으로 2회 이상 반복하여 레이더 송수신을 수행하는 펄스 레이더 장치.
복수의 수신 안테나를 사용하여 수신 펄스를 수신하는 펄스 레이더 장치의 동작 방법에 있어서:
송신 클록 신호와 다중 수신 클록 신호 간의 송수신 지연의 크기 또는 상기 수신 펄스를 수신하기 위한 상기 다중 수신 클록 신호에 포함되는 복수의 수신 클록 신호들의 수신 클록간 지연의 크기를 설정하는 단계;
상기 설정된 송수신 지연 및 상기 수신 클록간 지연에 따라 레이더 스캔을 수행하는 단계; 그리고
상기 레이더 스캔 결과를 사용하여 타깃의 위치, 거리, 그리고 형태 중 적어도 하나를 분석하는 단계를 포함하는 동작 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 송수신 지연의 크기는 탐색 레인지를 선택하기 위한 값이고, 상기 송수신 지연의 크기는 증가하거나 감소될 수 있으며, 특정 레인지에 대한 수신 감도를 높이기 위해 특정 크기의 상기 송수신 지연으로 2회 이상 반복하여 상기 레이더 스캔이 수행되는 동작 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 수신 클록간 지연은 수신 지향성을 조정하기 위한 값이고, 서로 다른 복수의 수신 클록들 간의 수신 클록간 지연은 같거나 다른 것을 특징으로 하는 동작 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 펄스 레이더 장치는 다중 송신 안테나를 포함하고, 상기 송신 클록 신호는 상기 송신 펄스의 지향성을 제어하기 위한 다중 송신 클록 신호이며, 상기 다중 송신 클록 신호에 포함되는 복수의 송신 클록 신호들의 송신 클록간 지연의 크기를 설정하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.