KR20180119931A - 도플러신호 구현이 가능한 모의고도 발생장치 및 모의고도 발생방법 - Google Patents

도플러신호 구현이 가능한 모의고도 발생장치 및 모의고도 발생방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모의속도에 따른 정확한 도플러신호 구현이 가능하고, 모의 레이더반사면적에 따른 수신전력 변환이 가능하며, 재밍신호 구현이 가능함으로써, 고도감지센서의 정확한 성능평가가 가능한 모의고도 발생장치 및 모의고도 발생방법에 관한 것이다.
본 발명의 모의고도 발생장치는 외부의 고도감지센서와 연결되는 전단부; 고도감지센서로부터 RF신호를 수신하고, 수신한 RF신호를 하향 변환하는 RF수신부; RF수신부로부터 하향 변환된 RF신호를 입력받고, 입력받은 RF신호의 전파시간을 기 설정된 모의고도에 따라 지연시키는 전파시간 지연부; 전파시간 지연부로부터 전파시간이 지연된 RF신호를 입력받고, 입력받은 RF신호의 주파수에 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수를 더해주는 도플러신호 생성부; 도플러신호 생성부로부터 도플러주파수가 더해진 RF신호를 입력받고, 입력받은 RF신호를 상향 변환하여 고도감지센서로 송신하는 RF송신부; 및 모의고도 및 모의속도를 포함한 모의환경 시나리오를 구성하고, 시나리오에 맞춰 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

도플러신호 구현이 가능한 모의고도 발생장치 및 모의고도 발생방법{HEIGHT SIMULATOR CAPABLE OF IMPLEMENTING DOPPLER SIGNAL AND METHOD FOR SIMULATING HEIGHT}
본 발명은 모의고도 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모의속도에 따른 정확한 도플러신호 구현이 가능하고, 모의 레이더반사면적에 따른 수신전력 변환이 가능하며, 재밍신호 구현이 가능함으로써, 다양한 모의환경에서 고도감지센서의 정확한 성능 평가가 가능한 모의고도 발생장치 및 모의고도 발생방법에 관한 것이다.
일반적으로 고도감지센서는 지면과의 고도를 탐지하여 원하는 고도에 도달하였을 때 신호를 전달해주는 역할을 담당하는 센서로, 그 특성상 빠른 속도로 이동하게 된다. 이러한 이유로 속도에 따른 도플러신호(doppler signal)가 발생하게 되며, 이렇게 발생한 도플러신호는 고도감지센서가 고도를 측정할 때 영향을 미치는 요소로 작용하게 된다. 따라서 고도감지센서 설계 시 속도를 고려하고, 도플러신호를 예측하여 설계해야한다.
또한, 고도감지센서는 목표물에 대한 레이더반사면적(radar cross section, RCS)에 따라 수신전력이 변환되었을 때, 그리고 전파 방해 및 교란을 위한 재밍(zamming)신호가 탐지되었을 때의 경우를 더 고려하여 설계되어야 한다.
따라서 고도감지센서의 성능을 평가하는 모의고도 발생장치는 고도감지센서의 정확한 성능 평가를 위해서 속도에 따른 도플러신호가 발생한 경우, 레이더반사면적에 따라 수신전력이 변환된 경우, 나아가 재밍신호가 발생된 경우를 모두 모의할 수 있어야 한다.
하지만, 앞서 언급한 3가지 경우를 모두 모의할 수 있는 모의고도 발생장치는 없는 실정이며, 따라서 몇 개의 고도에 대해서만 모의할 수 있는 종래의 모의고도 발생장치를 사용하여 고도감지센서의 성능 평가를 수행하고 있지만, 이는 정확한 성능 평가가 될 수 없는 이유로 평가 결과에 대한 신뢰성이 낮은 한계가 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1522207호
이에 상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 모의속도에 따른 정확한 도플러신호 구현이 가능하고, 모의 레이더반사면적에 따른 수신전력 변환이 가능하며, 재밍신호 구현이 가능함으로써, 다양한 모의환경에서 고도감지센서의 정확한 성능 평가가 가능한 모의고도 발생장치 및 모의고도 발생방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모의고도 발생장치는 외부의 고도감지센서와 연결되는 전단부; 고도감지센서로부터 RF신호를 수신하고, 수신한 RF신호를 하향 변환하는 RF수신부; RF수신부로부터 하향 변환된 RF신호를 입력받고, 입력받은 RF신호의 전파시간을 기 설정된 모의고도에 따라 지연시키는 전파시간 지연부; 전파시간 지연부로부터 전파시간이 지연된 RF신호를 입력받고, 입력받은 RF신호의 주파수에 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수를 더해주는 도플러신호 생성부; 도플러신호 생성부로부터 도플러주파수가 더해진 RF신호를 입력받고, 입력받은 RF신호를 상향 변환하여 고도감지센서로 송신하는 RF송신부; 및 모의고도 및 모의속도를 포함한 모의환경 시나리오를 구성하고, 시나리오에 맞춰 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전파시간 지연부는, RF수신부로부터 입력받은 RF신호의 경로를 제어하는 RF스위치; RF스위치에 의해 스위칭된 RF신호의 전파시간을 유지시키는 경로인 바이패스라인; 및 RF스위치에 의해 스위칭된 RF신호의 전파시간을 지연시키는 경로인 RF케이블;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, RF스위치는 복수 개이고, 서로가 바이패스라인 및 RF케이블에 의해 연결되어 있으며, 일렬 연결을 이루는 것을 특징으로 한다.
또한, RF스위치 중 첫 번째 RF스위치는 RF수신부로부터 RF신호를 입력받는 입력 RF스위치이고, 마지막 RF스위치는 모의고도에 따른 지연시간만큼 전파시간이 지연된 RF신호를 도플러신호 생성부로 출력하는 출력 RF스위치인 것을 특징으로 한다.
또한, 도플러신호 생성부는, 제1 발진기로부터 출력된 제1 기준동기신호를 입력받아 제1 고정국부신호를 출력하는 제1 위상고정루프; 전파시간 지연부로부터 입력받은 RF신호를 제1 고정국부신호만큼 하향 변환하는 제1 신호혼합기; 제2 발진기로부터 출력된 제2 기준동기신호를 입력받아 제2 고정국부신호를 생성하고, 제2 고정국부신호에 모의속도에 따른 도플러주파수가 더해진 가변국부신호를 출력하는 제2 위상고정루프; 및 제1 신호혼합기로부터 하향 변환된 RF신호를 가변국부신호만큼 상향 변환하는 제2 신호혼합기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 기준동기신호와 제2 기준동기신호는 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, RF송신부로부터 고도감지센서로 송신되는 RF신호의 수신전력을 전압가변감쇠기(voltage variable attenuator, VVA)를 이용하여 기 설정된 모의 레이더반사면적(RCS)에 따라 변환하는 RCS변환부;를 더 포함하고, RCS변환부는 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, RF송신부로부터 고도감지센서로 송신되는 RF신호의 주파수 대역에서 재밍신호를 생성하고, 재밍신호를 고도감지센서로 송신하는 재밍신호 생성부;를 더 포함하고, 재밍신호 생성부는 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모의고도 발생방법은 외부의 고도감지센서로부터 RF신호를 수신하고, 수신한 RF신호를 하향 변환하는 단계(S110); 하향 변환된 RF신호의 전파시간을 기 설정된 모의고도에 따라 지연시키는 단계(S120); 전파시간이 지연된 RF신호의 주파수에 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수를 더해주는 단계(S130); 및 도플러주파수가 더해진 RF신호를 상향 변환하고, 고도감지센서로 송신하는 단계(S140);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수를 더해주는 단계(S130)는, 제1 발진기로부터 출력된 제1 기준동기신호를 입력받아 제1 고정국부신호를 출력하는 단계(S131); 전파시간이 지연된 RF신호를 제1 고정국부신호만큼 하향 변환하는 단계(S132); 제2 발진기로부터 출력된 제2 기준동기신호를 입력받아 제2 고정국부신호를 출력하고, 제2 고정국부신호에 모의속도에 따른 도플러주파수가 더해진 가변국부신호를 출력하는 단계(S133); 및 제1 고정국부신호만큼 하향 변환된 RF신호를 가변국부신호만큼 상향 변환하는 단계(S134);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 모의속도에 따른 도플러신호 구현이 가능하고, 모의 레이더반사면적에 따른 수신전력 변환이 가능하며, 재밍신호 구현이 가능함으로써, 다양한 환경을 모의할 수 있고, 이를 통해 다양한 모의환경에서 고도감지센서가 고도를 얼마큼 정확하게 측정할 수 있는지 여부를 평가할 수 있다.
또한, 도플러신호 구현 시 2개의 위상고정루프가 1개의 발진기로부터 출력되는 기준동기신호를 공유함으로써, 모의속도에 따른 정확한 도플러주파수의 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의고도 발생장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 모의고도 발생장치의 일 실시 예에 따른 전파시간 지연부의 모식도이다.
도 3은 도 1의 모의고도 발생장치의 일 실시 예에 따른 도플러신호 생성부의 모식도이다.
도 4는 도 1의 모의고도 발생장치의 다른 실시 예에 따른 도플러신호 생성부의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의고도 발생방법의 순서도이다.
이하, 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
본 발명은 모의속도에 따른 정확한 도플러신호 구현이 가능하고, 모의 레이더반사면적에 따른 수신전력 변환이 가능하며, 재밍신호 구현이 가능함으로써, 다양한 모의환경에서 고도감지센서의 정확한 성능 평가가 가능한 모의고도 발생장치 및 모의고도 발생방법에 관한 것으로, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의고도 발생장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 모의고도 발생장치는 전단부(100), RF수신부(200), 전파시간 지연부(300), 도플러신호 생성부(400), RF송신부(500) 및 제어부(800)를 포함하여 구성된다.
전단부(100)는 성능을 평가하고자 하는 외부의 고도감지센서와 연결을 이루는 것으로, 보다 구체적으로 고도감지센서의 입출력포트와 SMA커넥터(connector)에 의해 연결될 수 있다. 그리고 상기 전단부(100)를 통해 본 발명의 모의고도 발생장치는 고도감지센서와 연결됨으로써, 서로 신호를 송수신할 수 있게 된다.
RF수신부(200)는 상기 전단부(100)와 연결된 고도감지센서로부터 송신되는 RF신호를 수신하는 것으로, 수신한 RF신호를 전파시간 지연부(300)로 전달한다. 이때, 상기 RF수신부(200)는 고도감지센서로부터 수신한 RF신호를 하향 변환한 뒤 전파시간 지연부(300)로 전달하며, 이를 위해 하향변환기 및 국부신호발생부를 포함한다.
전파시간 지연부(300)는 상기 RF수신부(200)로부터 하향 변환된 RF신호를 입력받고, 입력받은 상기 RF신호의 전파시간을 기 설정된 모의고도에 따른 지연시간만큼 지연시키는 것으로, 이하, 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전파시간 지연부(300)의 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 전파시간 지연부(300)는 RF수신부(200)로부터 입력받은 RF신호를 스위칭함으로써, RF신호의 경로를 제어하는 RF스위치(302), 상기 RF스위치(302)에 의해 스위칭된 RF신호의 전파시간을 유지시키는 경로를 제공하는 바이패스라인(310), 상기 RF스위치(302)에 의해 스위칭된 RF신호의 전파시간을 지연시키는 경로를 제공하는 RF케이블(320)을 포함하여 구성된다.
여기서 RF스위치(302)는 도 2와 같이 복수 개이고, 서로가 바이패스라인(310)과 RF케이블(320)에 의해 연결되어 있으며, 일렬 연결을 이루고 있는 것이 바람직하다.
그리고 상기 RF스위치(302) 중 첫 번째 RF스위치(301)는 RF수신부(200)로부터 RF신호를 입력받는 입력 RF스위치(301)이고, 마지막 RF스위치(303)는 기 설정된 모의고도에 따른 지연시간만큼 전파시간이 지연된 RF신호를 도플러신호 생성부(400)로 출력하는 출력 RF스위치(303)가 된다.
이와 같은 본 발명의 전파시간 지연부(300)는 다음과 같은 설명에 의해 상기 RF수신부(200)로부터 수신한 RF신호의 전파시간을 기 설정된 모의고도에 따른 지연시간만큼 지연시킨 뒤 도플러신호 생성부(400)로 출력한다.
먼저, RF수신부(200)로부터 하향 변환되어 전달되는 RF신호가 입력 RF스위치(301)에 입력되면, 입력 RF스위치(301)는 입력받은 RF신호를 스위칭하여 RF신호가 바이패스라인(310)을 통과하도록 할 것인지 또는 RF케이블(320)을 통과하도록 할 것인지 그 경로를 선택한다.
여기서 RF신호가 바이패스라인(310)을 통과하게 되면 전파시간은 지연되지 않은 채 두 번째 RF스위치(302)로 전달되고, RF케이블(320)을 통과하게 되면 전파시간이 지연된 채 두 번째 RF스위치(302)로 전달된다.
이렇게 전달된 RF신호가 두 번째 RF스위치(302)에 입력되면, 두 번째 RF스위치(302) 역시 입력받은 RF신호를 스위칭하여 RF신호가 바이패스라인(310)을 통과하도록 할 것인지 또는 RF케이블(320)을 통과하도록 할 것인지 그 경로를 선택한다.
여기서 RF신호가 바이패스라인(310)을 통과하게 되면 전파시간은 지연되지 않은 채 세 번째 RF스위치(302)로 전달되고, RF케이블(320)을 통과하게 되면 전파시간이 지연된 채 세 번째 RF스위치(302)로 전달된다.
이와 같은 과정은 입력 RF스위치(301)에 입력된 RF신호가 복수 개의 RF스위치(302)를 지나 출력 RF스위치(303)에 전달될 때까지 동일하게 이루어진다.
그리고 최종적으로 출력 RF스위치(303)에 전달된 RF신호는 기 설정된 모의고도에 따른 지연시간만큼만 전파시간이 정확히 지연되었으며, 이후 도플러신호 생성부(400)로 출력된다.
본 발명의 전파시간 지연부(300)에서 지연시간은 입력 RF스위치(301)에 입력된 RF신호가 복수 개의 RF스위치(302)를 지나 출력 RF스위치(303)에 전달될 때까지 통과하는 RF케이블(320)의 총 길이(L1+L2+L3+…+Lx)에 의해 결정된다. (여기서 Lx는 x번째 통과한 RF케이블(320)의 길이를 말한다.)
Figure pat00001
보다 구체적으로 상기의 식에서 설명된 바와 같이, RF케이블(320)의 굴절률과 기 설정된 모의고도에 따라 RF신호가 통과해야할 RF케이블의 총 길이가 산출되며, 이렇게 산출된 RF케이블의 총 길이만큼만 정확히 통과하도록 제어부(800)에 의해 입력 RF스위치(301), 복수 개의 RF스위치(302) 및 출력 RF스위치(303)가 제어된다.
그리고 결과적으로 출력 RF스위치(303)에 전달된 RF신호의 전파시간은 하기의 식에 의해 기 설정된 모의고도에 따른 지연시간만큼 지연되게 된다.
Figure pat00002
여기서 본 발명의 RF신호는 일반적으로
Figure pat00003
의 전파속도를 갖는다.
한편, 전파시간 지연부(300)는 성능을 평가하고자 하는 고도감지센서의 성능, 모의하고자 하는 고도의 범위 등의 조건에 따라 RF스위치(302)의 개수, RF스위치(302)와 RF스위치(302)를 연결하는 RF케이블(320)의 개수, RF케이블(320)의 굴절률 및 RF케이블(320)의 길이(L1, L2, L3, …, Lx) 등을 다양하게 설계되어 구성될 수 있으며, 이를 통해 수 km까지 모의고도의 구현도 가능하다.
여기서 RF케이블(320)의 굴절률은 RF케이블(320)의 유전체의 종류에 따라 결정되며, 일 실시 예로 테프론 유전체(solid teflon, ST)를 사용한 RF케이블(320)은 1.44의 굴절률을 갖는다.
또한, RF신호가 RF케이블(320)을 한 번 통과할 때마다 전파시간이 동일하게 지연될 수 있도록 RF케이블(320)의 길이(L1, L2, L3, …, Lx)는 모두 동일한 길이(일 실시 예로 1m)를 갖는 것이 바람직하나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
도플러신호 생성부(400)는 전파시간 지연부(300)에 의해 기 설정된 모의고도에 따라 전파시간이 지연된 RF신호를 입력받고, 입력받은 상기 RF신호의 주파수에 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수를 구현한 뒤 이를 더해주는 것으로, 이하, 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도플러신호 생성부(400)의 모식도로, 도 3에 도시된 바와 같이 도플러신호 생성부(400)는 제1 발진기(401), 제2 발진기(402), 제1 위상고정루프(403), 제2 위상고정루프(404), 제1 신호혼합기(405), 제2 신호혼합기(406)를 포함하여 구성된다.
제1 위상고정루프(phase locked loop, PLL, 403)는 제1 발진기(oscillator, 401)로부터 출력된 제1 기준동기신호(Ref. CLK, f1)를 입력받아 제1 고정국부신호(fC1)를 생성하고, 이를 제1 신호혼합기(405)로 출력한다. (제1 위상고정루프(403)는 항상 동일한 값의 제1 고정국부신호(fC1)를 생성한다.)
제1 신호혼합기(405)는 전파시간 지연부(300)로부터 기 설정된 모의고도에 따라 전파시간이 지연된 RF신호(fRF _ RX)와 제1 위상고정루프(403)로부터 제1 고정국부신호(fC1)를 입력받고, 도 3과 같이 상기 RF신호(fRF _ RX)를 제1 고정국부신호(fC1)만큼 하향 변환(fRF_RX-fC1)한 RF신호(fIF_RX)를 출력한다.
제2 위상고정루프(phase locked loop, PLL, 404)는 제2 발진기(oscillator, 402)로부터 출력된 제2 기준동기신호(Ref. CLK, f2)를 입력받아 제2 고정국부신호(fC2)를 생성한다. (제2 위상고정루프(404)는 항상 동일한 값의 제2 고정국부신호(fC2)를 생성한다.) 그리고 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수(fD)를 생성한다.
그리고 상기 제2 고정국부신호(fC2)에 상기 도플러주파수(fD)가 더해진 가변국부신호(fC2+fD)를 생성하고, 이를 제2 신호혼합기(406)로 출력한다.
여기서 도플러주파수(fD)는 하기의 식에 의해 산출되어 생성된다.
Figure pat00004
여기서 본 발명의 RF신호는 일반적으로
Figure pat00005
의 전파속도를 갖는다.
제2 신호혼합기(406)는 제1 신호혼합기(405)로부터 하향 변환되어 출력된 RF신호(fIF_TX)를 입력받고, 제2 위상고정루프(404)로부터 출력된 가변국부신호(fC2+fD)를 입력받는다.
그리고 상기 RF신호(fIF _TX)를 상기 가변국부신호(fC2+fD)만큼 상향 변환(fIF_TX+fC2+fD)한 RF신호(fD _RF_TX)를 출력한다. 그리고 상기 RF신호(fD _RF_TX)를 RF송신부(500)로 전달한다.
이하, 상기 도플러신호 생성부(400)의 이해를 돕기 위해, 도 3과 같이 임의의 값을 설정하여 설명하며, 본 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다.
먼저, 제1 위상고정루프(403)는 제1 기준동기신호(20MHz)를 입력받아 제1 고정국부신호(18000MHz)를 제1 신호혼합기(405)로 출력한다.
그러면 제1 신호혼합기(405)는 전파시간 지연부(300)로부터 입력받은 RF신호(20000MHz)를 제1 고정국부신호(18000MHz)만큼 하향 변환(20000MHz-18000MHz)한 RF신호(2000MHz)를 출력한다.
다른 한편으로, 제2 위상고정루프(404)는 제2 기준동기신호(19.98MHz)를 입력받아 제2 고정국부신호(17999MHz)를 생성하고, 기 설정된 모의속도(1000m/s)에 따른 도플러주파수(
Figure pat00006
)를 생성한다.
그리고 제2 고정국부신호(17999MHz)에 도플러주파수(0.1333MHz)가 더해진 가변국부신호(17999.1333MHz)를 제2 신호혼합기(406)로 출력한다.
그러면 제2 신호혼합기(406)는 제1 신호혼합기(405)로부터 출력된 RF신호(2000MHz)를 가변국부신호(17999.1333MHz)만큼 상향 변환(2000MHz+17999.1333MHz)한 RF신호(19999.1333MHz)를 출력하고, RF송신부(500)로 전달한다.
그런데 위의 과정을 잘 살펴보면, 도플러신호 생성부(400)로부터 최종적으로 출력되는 RF신호의 주파수가 도플러신호 생성부(400)에 초기 입력된 RF신호(20000MHz)에 도플러주파수(0.1333MHz)가 더해진 20000.1333MHz가 아닌 19999.1333MHz인 것을 볼 수 있다. 이는 도플러신호를 구현하는 것에 있어서 매우 근소한 오차가 발생한 것을 의미한다.
이와 같은 오차가 발생한 이유는 위의 과정에서 알 수 있듯이, 제1 발진기(401)로부터 출력된 제1 기준동기신호(f1)와 제2 발진기(402)로부터 출력된 제2 기준동기신호(f2)의 값이 다르기 때문이다. 실제로 발진기는 제품별로 출력하는 기준동기신호의 값의 차이를 갖는다.
이와 같은 근소한 오차도 해결하여 도플러신호를 매우 정확히 구현하기 위해 본 발명의 다른 실시 예인 도플러신호 생성부(400a)는 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 발진기(401=402)를 공유하여 사용함으로써, 제1 위상고정루프(403)와 제2 위상고정루프(404)가 정확하게 동일한 기준동기신호(f1=f2)를 공유하여 입력받을 수 있도록 한다.
따라서 이를 통해 결과적으로, 도 4와 같이 도플러신호 생성부(400a)는 초기 입력된 RF신호(20000MHz)에 기 설정된 모의속도(1000m/s)에 따른 도플러주파수(0.1333MHz)만 정확히 더해진 RF신호(20000.1333MHz)를 최종적으로 출력할 수 있게 된다.
다시 말해 본 발명의 모의고도 발생장치는 2개의 위상고정루프(403,404)가 1개의 발진기(401=402)를 공유함으로써, 2개의 위상고정루프(403,404)에 대한 동기를 맞추어 모의속도에 따른 정확한 도플러주파수의 구현이 가능한 효과가 있다.
한편, 본 발명에서 위상고정루프(403,404)를 사용하는 목적은 위상 잡음을 최소화할 수 있고, 높은 분해능(resolution)을 가지며, 간단한 SPI(serial peripheral interface)제어로 수 Hz 단위의 도플러주파수 구현이 가능하기 때문이다.
RF송신부(500)는 도플러신호 생성부(400)로부터 도플러주파수가 더해진 RF신호를 입력받고, 입력받은 RF신호를 상기 전단부(100)와 연결된 고도감지센서로 송신하는 것으로, 이때, 도플러신호 생성부(400)로부터 수신한 RF신호를 상향 변환하고 증폭시켜 고도감지센서로 송신하며, 이를 위해 상향변환기 및 국부신호발생부를 포함한다.
제어부(800)는 전파시간 지연부(300)가 기 설정된 모의고도에 따라 RF신호의 전파시간을 지연시킬 수 있도록 하고, 도플러신호 생성부(400)가 기 설정된 모의속도에 따라 RF신호의 주파수에 정확한 도플러주파수를 더해줄 수 있도록 전파시간 지연부(300)와 도플러신호 생성부(400)를 제어하며, 나아가 모의 시험환경 시나리오를 구성하고, 구성한 시나리오에 맞춰 모의고도 발생장치가 동작되도록 모의고도 발생장치의 전체 시스템을 제어한다.
한편, 본 발명의 모의고도 발생장치는 도 1과 같이 RF송신부(500)로부터 고도감지센서로 송신되는 RF신호의 수신전력을 기 설정된 모의 레이더반사면적(RCS)에 따라 변환하는 RCS변환부(600)를 더 포함하여 구성된다.
상기 RCS변환부(600)는 모의 시험환경 시나리오에 맞게 제어부(800)에 의해 제어되며, 전압가변감쇠기(voltage variable attenuator, VVA)를 이용하여 최대 -60dB 까지 RF신호의 수신전력을 변환할 수 있다.
또한, 본 발명의 모의고도 발생장치는 도 1과 같이 RF송신부(500)로부터 고도감지센서로 송신되는 RF신호의 주파수 대역의 재밍(zamming)신호를 생성하고, 생성한 재밍신호를 고도감지센서로 송신하는 재밍신호 생성부(700)를 더 포함하여 구성된다.
그리고 상기 재밍신호 생성부(700) 역시 모의 시험환경 시나리오에 맞게 제어부(800)에 의해 제어된다.
지금까지 설명한 본 발명의 모의고도 발생장치의 모의고도 발생방법은 도 5의 순서도에 도시된 바와 같이, 외부의 고도감지센서로부터 RF신호를 수신하고, 수신한 RF신호를 하향 변환하는 단계(S110), 하향 변환된 RF신호의 전파시간을 기 설정된 모의고도에 따른 지연시간만큼 지연시키는 단계(S120), 전파시간이 지연된 RF신호의 주파수에 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수를 더해줌으로써, 도플러신호를 구현하는 단계(S130), 상기 도플러주파수가 더해진 RF신호를 상향 변환하고, 상기 고도감지센서로 송신하는 단계(S140)를 포함하여 진행된다.
여기서 상기 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수를 더해주는 단계(S130)는, 도 3 내지 도 5와 같이, 제1 발진기(401)로부터 출력된 제1 기준동기신호(f1)를 입력받아 제1 고정국부신호(fC1)를 출력하는 단계(S131), 전파시간이 지연된 RF신호(fRF _ RX)를 제1 고정국부신호(fC1)만큼 하향 변환(fRF _ RX-fC1)하는 단계(S132), 제2 발진기(402)로부터 출력된 제2 기준동기신호(f2)를 입력받아 제2 고정국부신호(fC2)를 출력하고, 상기 제2 고정국부신호(fC2)에 모의속도에 따른 도플러주파수(fD)가 더해진 가변국부신호(fC2+fD)를 출력하는 단계(S133) 및 상기 제1 고정국부신호(fC1)만큼 하향 변환된 RF신호(fIF _TX)를 상기 가변국부신호(fC2+fD)만큼 상향 변환하는 단계(S134)를 포함하여 진행된다.
그리고 상기 고도감지센서로 송신하는 단계(S140)에서 모의환경 시나리오에 따라 고도감지센서로 송신되는 RF신호의 수신전력을 기 설정된 모의레이더반사면적(RCS)에 따라 변환할 수 있다.
또한, 상기 고도감지센서로 송신하는 단계(S140)에서 모의환경 시나리오에 따라 고도감지센서로 송신되는 RF신호의 주파수 대역에서 재밍신호를 생성하고, 상기 재밍신호를 상기 고도감지센서로 송신할 수 있다.
본 발명인 도플러신호 구현이 가능한 모의고도 발생장치 및 모의고도 발생방법의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 : 전단부
200 : RF수신부
300 : 전파시간 지연부
301 : 입력 RF스위치
302 : RF스위치
303 : 출력 RF스위치
310 : 바이패스라인
320 : RF케이블
400, 400a : 도플러신호 생성부
401 : 제1 발진기
402 : 제2 발진기
403 : 제1 위상고정루프
404 : 제2 위상고정루프
405 : 제1 신호혼합기
406 : 제2 신호혼합기
500 : RF송신부
600 : RCS변환부
700 : 재밍신호 생성부
800 : 제어부

Claims (15)

  1. 외부의 고도감지센서와 연결되는 전단부;
    상기 고도감지센서로부터 RF신호를 수신하고, 수신한 RF신호를 하향 변환하는 RF수신부;
    상기 RF수신부로부터 하향 변환된 RF신호를 입력받고, 입력받은 RF신호의 전파시간을 기 설정된 모의고도에 따라 지연시키는 전파시간 지연부;
    상기 전파시간 지연부로부터 전파시간이 지연된 RF신호를 입력받고, 입력받은 RF신호의 주파수에 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수를 더해주는 도플러신호 생성부;
    상기 도플러신호 생성부로부터 도플러주파수가 더해진 RF신호를 입력받고, 입력받은 RF신호를 상향 변환하여 상기 고도감지센서로 송신하는 RF송신부; 및
    상기 모의고도 및 상기 모의속도를 포함한 모의환경 시나리오를 구성하고, 상기 시나리오에 맞춰 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 모의고도 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전파시간 지연부는,
    상기 RF수신부로부터 입력받은 RF신호의 경로를 제어하는 RF스위치;
    상기 RF스위치에 의해 스위칭된 RF신호의 전파시간을 유지시키는 경로인 바이패스라인; 및
    상기 RF스위치에 의해 스위칭된 RF신호의 전파시간을 지연시키는 경로인 RF케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 RF스위치는 복수 개이고, 서로가 상기 바이패스라인 및 상기 RF케이블에 의해 연결되어 있으며, 일렬 연결을 이루는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 RF스위치 중 첫 번째 RF스위치는 상기 RF수신부로부터 RF신호를 입력받는 입력 RF스위치이고, 마지막 RF스위치는 상기 모의고도에 따른 지연시간만큼 전파시간이 지연된 RF신호를 상기 도플러신호 생성부로 출력하는 출력 RF스위치인 것을 특징으로 하는 모의고도 발생장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도플러신호 생성부는,
    제1 발진기로부터 출력된 제1 기준동기신호를 입력받아 제1 고정국부신호를 출력하는 제1 위상고정루프;
    상기 전파시간 지연부로부터 입력받은 RF신호를 상기 제1 고정국부신호만큼 하향 변환하는 제1 신호혼합기;
    제2 발진기로부터 출력된 제2 기준동기신호를 입력받아 제2 고정국부신호를 생성하고, 상기 제2 고정국부신호에 상기 모의속도에 따른 도플러주파수가 더해진 가변국부신호를 출력하는 제2 위상고정루프; 및
    상기 제1 신호혼합기로부터 하향 변환된 RF신호를 상기 가변국부신호만큼 상향 변환하는 제2 신호혼합기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 기준동기신호와 상기 제2 기준동기신호는 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 RF송신부로부터 상기 고도감지센서로 송신되는 RF신호의 수신전력을 전압가변감쇠기(voltage variable attenuator, VVA)를 이용하여 기 설정된 모의 레이더반사면적(RCS)에 따라 변환하는 RCS변환부;를 더 포함하고, 상기 RCS변환부는 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 RF송신부로부터 상기 고도감지센서로 송신되는 RF신호의 주파수 대역에서 재밍신호를 생성하고, 상기 재밍신호를 상기 고도감지센서로 송신하는 재밍신호 생성부;를 더 포함하고, 상기 재밍신호 생성부는 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생장치.
  9. 외부의 고도감지센서로부터 RF신호를 수신하고, 수신한 RF신호를 하향 변환하는 단계;
    하향 변환된 RF신호의 전파시간을 기 설정된 모의고도에 따라 지연시키는 단계;
    전파시간이 지연된 RF신호의 주파수에 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수를 더해주는 단계; 및
    상기 도플러주파수가 더해진 RF신호를 상향 변환하고, 상기 고도감지센서로 송신하는 단계;를 포함하는 모의고도 발생방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기 설정된 모의고도에 따라 지연시키는 단계에서,
    하향 변환된 RF신호는 RF스위치에 의해 스위칭되어 경로가 제어됨으로써, RF케이블을 통과하거나 바이패스라인을 통과하는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 RF스위치는 복수 개이고, 서로가 상기 RF케이블 및 상기 바이패스라인에 의해 연결되며, 일렬 연결을 이루는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 기 설정된 모의속도에 따른 도플러주파수를 더해주는 단계는,
    제1 발진기로부터 출력된 제1 기준동기신호를 입력받아 제1 고정국부신호를 출력하는 단계;
    전파시간이 지연된 RF신호를 상기 제1 고정국부신호만큼 하향 변환하는 단계;
    제2 발진기로부터 출력된 제2 기준동기신호를 입력받아 제2 고정국부신호를 출력하고, 상기 제2 고정국부신호에 상기 모의속도에 따른 도플러주파수가 더해진 가변국부신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제1 고정국부신호만큼 하향 변환된 RF신호를 상기 가변국부신호만큼 상향 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 기준동기신호와 상기 제2 기준동기신호는 동일한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 고도감지센서로 송신하는 단계에서,
    상기 고도감지센서로 송신되는 RF신호의 수신전력을 기 설정된 모의 레이더반사면적(RCS)에 따라 변환하는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 고도감지센서로 송신하는 단계에서,
    상기 고도감지센서로 송신되는 RF신호의 주파수 대역에서 재밍신호를 생성하고, 상기 재밍신호를 상기 고도감지센서로 송신하는 것을 특징으로 하는 모의고도 발생방법.
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