KR20210075836A - 펄스 신호 및 연속 주파수 신호를 발생시키는 위상 천이기, 이를 포함하는 레이더 및 레이더의 송신장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 레이더는 발진 신호 생성의 기초가 되는 외부 신호를 입력 받고, 제1 신호를 발생시키는 제1 발진기 및 제2 신호를 발생 시키는 제2 발진기를 구비하고, 상기 제1 신호의 이득 및 상기 제2 신호의 이득을 교차하여 더하고, 위상이 천이된 발진 신호를 생성하되, 상기 발진 신호는 펄스 신호인 제1 모드 또는 주파수 연속파(Continuous Wave)인 제2 모드 중 어느 하나로 동작하는 위상 천이기; 상기 위상이 천이된 발진신호를 증폭하여 출력 신호를 생성하는 신호 증폭기; 상기 위상 천이기 및 신호 증폭기를 포함하고 외부로 출력 신호를 방사하는 송신 장치; 외부로부터 신호를 수신하는 수신 장치; 및 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드중 어느 하나에 대응하는 제어 모드 신호 신호를 입력 받고, 입력된 신호에 기초하여 상기 송신장치로 공급되는 전원을 제어하고, 입력된 신호에 기초하여 상기 위상 천이기로 주파수 튜닝 신호를 전송하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

펄스 신호 및 연속 주파수 신호를 발생시키는 위상 천이기, 이를 포함하는 레이더 및 레이더의 송신장치{Phase shifter generating pulse signals and continuous frequency signals, radar including the same and transmitter of radar}

본 발명은 레이더의 빔포밍등에 필요한 위상 천이기의 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인젝션 락 발진기(Injection Locked Oscillator)를 구비한 위상천이기를 포함하는 레이더에 관한 것이다.

최근 개발되는 레이더는 다양한 운용 환경에서 사용자의 설정에 따라 다양한 종류의 레이더 신호들을 사용할 수 있는 형식으로 개발되고 있다.

그러나, 종래 레이더에서 인젝션 락 발진기(Injection Locked Oscillator)를 사용하여 위상이 천이된 신호를 생성하는 경우, 입력 신호를 처리하기 어려운 문제점이 존재하고, 다양한 신호를 생성함에 있어서 기술적 과제가 존재한다.

술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 인젝션 락 발진기(Injection Locked Oscillator)를 사용하여 위상이 천이된 신호를 생성하는 위상 천이기 및 이를 포함한 레이더를 제공한다.

또한, 본 발명은 사용자의 설정의 따라 펄스 모드(Pulse mode) 또는 연속 주파수 모드(CW Mode)에서 다양한 신호를 생성하는 위상 천이기 및 이를 포함한 레이더를 제공한다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 레이더는 발진 신호 생성의 기초가 되는 외부 신호를 입력 받고, 제1 신호를 발생시키는 제1 발진기 및 제2 신호를 발생 시키는 제2 발진기를 구비하고, 상기 제1 신호의 이득 및 상기 제2 신호의 이득을 교차하여 더하고, 위상이 천이된 발진 신호를 생성하되, 상기 발진 신호는 펄스 신호인 제1 모드 또는 주파수 연속파(Continuous Wave)인 제2 모드 중 어느 하나로 동작하는 위상 천이기; 상기 위상이 천이된 발진신호를 증폭하여 출력 신호를 생성하는 신호 증폭기; 상기 위상 천이기 및 신호 증폭기를 포함하고 외부로 출력 신호를 방사하는 송신 장치; 외부로부터 신호를 수신하는 수신 장치; 및 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드중 어느 하나에 대응하는 제어 모드 신호 신호를 입력 받고, 입력된 신호에 기초하여 상기 송신장치로 공급되는 전원을 제어하고, 입력된 신호에 기초하여 상기 위상 천이기로 주파수 튜닝 신호를 전송하는 컨트롤러를 포함한다.

또한, 상기 컨트롤러는, 상기 제어 모드 신호가 제1 모드에 대응하는 경우, 상기 위상 천이기 및 상기 신호 증폭기의 전원 공급을 미리 설정된 기준에 기초하여 제어하고, 듀티 사이클(Duty Cycle)동안 상기 위상 천이기에 주파수 잠금 코드를 전송하고, 상기 송신 장치는 상기 발진 신호와 동일한 파형을 갖는 출력 신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 상기 제어 모드 신호가 제1 모드에 대응하는 경우, 상기 위상 천이기 및 상기 신호 증폭기의 전원 공급을 미리 설정된 기준에 기초하여 제어하고, 듀티 사이클(Duty Cycle)이외의 구간에서 상기 위상 천이기에 주파수 프리런(Freerun) 코드를 전송하고, 상기 송신 장치는 신호 출력을 정지할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 상기 제어 모드 신호가 제2 모드에 대응하는 경우, 상기 송신 장치에 항상 전원을 공급하고, 상기 위상 천이기의 커패시턴스 값을 제어할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 전 구간에서 상기 위상 천이기에 주파수 잠금 코드를 전송하고, 상기 송신장치는, 연속하여 출력 신호를 생성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이더는 제1 모드 또는 제2 모드에 대응하는 명령을 입력 받는 입력장치를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 명령에 기초하여 제어 모드를 결정할 수 있다.

또한, 상기 수신 장치는, 수신된 신호를 필터링하는 저역 통과 필터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는, 상기 수신장치에 BW(BandWidth) 제어 신호를 전송하고, 상기 저역 통과 필터는, 상기 BW(BandWidth) 제어 신호에 기초하여 차단 주파수를 결정할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 레이더의 송신 장치는,

발진 신호 생성의 기초가 되는 외부 신호를 입력 받고, 제1 신호를 발생시키는 제1 발진기 및 제2 신호를 발생 시키는 제2 발진기를 구비하고, 상기 제1 신호의 이득 및 상기 제2 신호의 이득을 교차하여 더하고, 위상이 천이된 발진 신호를 생성하되, 상기 발진 신호는 펄스 신호인 제1 모드 또는 주파수 연속파(Continuous Wave)인 제2 모드 중 어느 하나로 동작하는 위상 천이기; 상기 위상이 천이된 발진 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성하는 신호 증폭기 및 상기 위상 천이기 및 신호 증폭기를 포함하고 외부로 출력 신호를 방사한다.

또한, 상기 위상 천이기는, 컨트롤러로부터 제어 모드 신호를 입력 받고, 입력된 상기 제어 모드 신호가 제1 모드에 대응하는 경우, 상기 제어 모드 신호의 듀티 사이클(Duty Cycle)동안 상기 외부 신호와 동일한 주파수를 갖는 신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 위상 천이기는, 컨트롤러로부터 제어 모드 신호를 입력 받고, 상기 제어 모드 신호가 제1 모드에 대응하는 경우, 듀티 사이클(Duty Cycle)이외의 구간에서 주파수 프리런(Freerun) 코드에 대응하는 신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 위상 천이기는 컨트롤러로부터 제어 모드 신호를 입력 받고, 상기 제어 모드 신호가 제2 모드에 대응하는 경우, 항상 전원을 on모드로 유지하고, 커패시턴스 값을 변경하여 입력된 외부 신호의 주파수와 동기화된 신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 위상 천이기는, 전 구간에서 연속하여 신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 위상 천이기는, 사용자의 명령에 기초하여 제1 모드 또는 제2 모드에 대응하는 신호를 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 위상 천이기는 발진 신호 생성의 기초가 되는 외부 신호를 입력 받는 90도 위상 천이기; 상기 외부 신호를 입력 받고, 제1 신호를 발생시키는 제1 발진기 및 제2 신호를 발생 시키는 제2 발진기를 구비하고, 상기 제1 신호의 이득 및 상기 제2 신호의 이득을 교차하여 더하고, 위상이 천이된 발진 신호를 생성하되, 상기 발진 신호는 펄스 신호인 제1 모드 또는 주파수 연속파(Continuous Wave)인 제2 모드 중 어느 하나로 동작하는 인젝션 락 발진기들; 및 상기 인젝션 락 발진기들의 출력 중 하나의 축력을 선택하는 복소 신호 선택기를 포함한다.

상술한 구성을 포함함으로써, 본 발명은 인젝션 락 발진기(Injection Locked Oscillator)를 사용하여 위상이 천이된 신호를 생성하는 위상 천이기 및 이를 포함한 레이더를 제공할 수 있는 효과가 존재한다.

또한, 본 발명은 사용자의 설정의 따라 펄스 모드(Pulse mode) 또는 연속 주파수 모드(CW Mode)에서 다양한 신호를 생성하는 위상 천이기 및 이를 포함한 레이더를 제공할 수 있는 효과가 존재한다.

도 1은 본 발명에 따른 레이더의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 송신 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 위상 천이기를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 발진기의 회로를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 수신 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 컨트롤러의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 펄스모드에 따른 출력 신호의 파형을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 수신 신호의 주파수 도메인을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 위상 천이기에 포함된 커패시터 회로를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 컨트롤러가 펄스 모드(Pulse Mode)에서 레이더를 제어하는 과정을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 컨트롤러가 연속 주파수 모드(CW Mode)에서 레이더를 제어하는 과정을 도시한 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 레이더(100)의 구성을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 송신 장치(130)의 구성을 도시한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 위상 천이기를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면 본 발명에 따른 레이더(100)는 컨트롤러(120), 송신 장치(130) 및 수신장치(140)를 포함하고, 입력 장치(110)를 포함할 수 있다.

입력 장치(110)는 사용자로부터 레이더(100)의 제어모드에 대응하는 명령 및 주파수 튜닝 코드(Tune Code)를 입력 받고, 입력된 명령 및 튜닝 코드를 컨트롤러(120)에 전송한다.

컨트롤러(120)는 입력 장치로부터 레이더(100)의 제어모드에 대응하는 명령 및 주파수 튜닝 코드를 입력 받고, 레이더(100)의 제어모드에 대응하는 명령 및 주파수 튜닝 코드에 기초하여 송신 장치(130)및 수신 장치(140)를 제어한다. 구체적으로, 제어모드는 제1 모드 또는 제2 모드로 분류될 수 있다. 제1 모드는 발진 신호가 펄스 파형의 신호이고, 레이더(100)가 펄스 파형의 신호를 방사하는 펄스 모드(Pulse Mode)를 의미한다., 제2 모드는 발진 신호가 주파수 연속파(Continuous Wave)이고, 레이더(100)가 주파수 연속파(Continuous Wave)를 방사하는 CW(Continuous Wave) 모드를 의미한다. 또한, 컨트롤러(120)는 제1 모드 또는 제2 모드에 대응하는 신호를 입력 받고, 입력된 신호에 기초하여 송신장치(130)으로 공급되는 전원을 제어하고, 입력된 신호에 기초하여 위상 천이기(131)로 주파수 튜닝 신호를 전송할 수 있다. 컨트롤러(120)의 제어과정은 이하 송신 장치(130)와 수신 장치(140)의 동작을 설명하면서 자세히 설명한다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 송신 장치(130)는 위상 천이기(131) 및 신호 증폭기(132)를 포함한다. 또한, 위상 천이기(131)는 90도 위상 천이기(90deg Phase Shifter)(131-1), 인젝션 락 발진기들(Quadrature Injection Locked Oscillator)(131-2) 및 복소 신호 선택기(Quadrant Phase Selector)(131-3)를 포함한다.

90도 위상 천이기(90deg Phase Shifter)(131-1)는 외부로부터 발진 신호 생성의 기초가 되는 신호(Sin)를 입력받고, 입력된 외부 신호를 인젝션 락 발진기(131-2)의 각 I/Q path에 입력하기 위해 I/Q 신호로 분기 시킨다. 분기된 I/Q 신호(Sij, Siq)가 인젝션 락 발진기(131-2)에 입력되고 입력된 발진 신호의 주파수 및 크기가 주파수 잠금 조건(locking 조건) 만족하면, 인젝션 락 발진기(131-2)는 출력 신호를 입력된 발진 신호의 주파수에 동기화 하고, 출력 신호의 주파수를 잠금 상태로 유지한다. 여기서 주파수 잠금 상태란, 주파수가 일정한 파형을 유지하는 상태를 의미한다.

인젝션 락 발진기들(Quadrature Injection Locked Oscillator)(131-2)은 제1 신호를 발생시키는 제1 발진기 및 제2 신호를 발생 시키는 제2 발진기를 포함하고, 발진기들이 발진 주파수를 생성하게 한다. 여기서, 각각의 발진기들은 서로 인젝션 락킹(injection Locking) 기반 주파수를 생성할 수 있도록 구성된다. 또한, 인젝션 락 발진기(131-2)는 제1 신호(Cqj) 및 제2 신호(Cij) 이득을 교차하여 더하고, 인젝션 락 발진기들(Quadrature Injection Locked Oscillator)(131-2)의 위상이 조절된 위상이 천이된 발진신호를 생성할 수 있다. 여기서 인젝션 락 발진기들(Quadrature Injection Locked Oscillator)(131-2)의 각 출력의 안정적인 가변 위상변화 범위는 대략 90도의 값을 갖지만, 이에 한정되지 않는다.

복소 신호 선택기(Quadrant Phase Selector)(131-3)는 차동 구조의 인젝션 락 발진기들(Quadrature Injection Locked Oscillator)(131-2)의 출력 중 1개를 선택하여 위상이 천이된 발진 신호를 출력하고, 출력된 신호를 신호 증폭기(132)로 전송한다. 여기서, 인젝션 락 발진기들(Quadrature Injection Locked Oscillator)(131-2)의 출력 신호는 4개일 수 있다.

신호 증폭기(132)는 위상이 천이된 발진신호를 증폭하여 출력 신호를 생성한다.

송신 장치(130)는 발진신호가 위상 천이기(131) 및 신호 증폭기(132)를 거치면서 생성된 출력신호를 외부로 방사한다.

수신 장치(140)은 외부로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호를 필터링 한다. 수신 장치(140)는 저역 통과 필터(141), 믹서(142) 및 저잡음 증폭기(143)를 포함할 수 있고, 수신된 신호의 차단 주파수를 결정할 수 있다. 수신 장치(140)의 상세한 구성은 도 5에서 후술한다.

도 4는 본 발명에 따른 인젝션 락 발진기(131-2)의 회로를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 인젝션 락 발진기(131-2)는 입력 신호 주입부(Input Signal Injection), 출력 신호 주입부(Quadrature OSC Injection) 및 발진부(Oscillator)를 포함한다.

여기서, 제1 신호(Cqj)의 이득은 출력 신호 주입부(Quadrature OSC Injection)의 전류원의 전류(Icj)를 가변 하여 구현 할 수 있다. 여기서, 입력 신호 주입부(Input Signal Injection)의 Sj+, Sj-는 90도 위상 천이기(131-1)의 출력을 입력할 수 있다. 또한, 출력 신호 주입부(Quadrature OSC Injection)의 Cj+, Cj-는 인젝션 락 발진기(131-2)의 Q-path측 ILO의 출력 신호일 수 있다. 또한, 인젝션 락 발진기(131-2)의 출력 위상을 가변 하기 위해서 발진부(Oscillator)의 전류원(Ioj), 출력 신호 주입부(Quadrature OSC Injection)의 전류원(Icj), 입력 신호 주입부(Input Signal Injection)의 전류원(Isj)을 조절할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 수신 장치(140)의 구성을 도시한 것이다.

상술한 바와 같이, 수신 장치(140)는 외부로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호를 필터링 한다. 수신 장치(140)는 저역 통과 필터(141), 믹서(142) 및 저잡음 증폭기(143)를 포함할 수 있고, 수신된 신호의 차단 주파수를 결정할 수 있다.

구체적으로, 외부로부터 수신된 신호는 저잡음 증폭기(143)를 통과하여 증폭되고, 믹서(142)를 통과하여 저역 통과 필터(141)로 입력된다. 여기서, 수신 장치(140)는 수신 신호(RX_in)에서 차단 주파수 이외의 성분을 제거하고 중간 신호(if_out)를 출력한다. 여기서, 차단 주파수는 컨트롤러(120)로부터 수신한 BW(Band width) 제어 신호에 기초하여 결정된다. 구체적으로, 레이더 제어 모드에 따라 수신 장치에서 출력 해야 할 신호 대역폭이 다르기 때문에 저역 통과 필터(141)의 차단 주파수를 다르게 설정할 할 필요가 있다. BW(Band width) 제어 신호는 각 모드별 신호의 적절한 대역 폭을 설정하고, 저역 통과 필터(141)의 차단 주파수를 결정한다.

도 6은 본 발명에 따른 컨트롤러(120)의 구성을 도시한 것이다.

본 발명에 따른 컨트롤러(120)는 모드 컨트롤러(121), 파워 컨트롤러(122), 펄스 생성기(123), 메모리(124) 또는 주파수 튜닝 컨트롤러(125)를 포함할 수 있다.

모드 컨트롤러(121)는 펄스 모드 또는 연속 주파수 모드에 대응하는 입력신호를 입력 받고 파워 컨트롤러(122), 펄스 생성기(123) 또는 메모리(124)를 제어한다.

구체적으로, 펄스 모드에서 레이더(100)를 제어하는 경우, 모드 컨트롤러(121)는 펄스 신호가 발생하는 구간 동안 파워 컨트롤러(122)에 전원 제어 신호(Power Control)를 전송하고, 펄스 신호가 발생 되지 않는 동안 송신 장치(130)의 전원을 차단한다. 또한, 펄스 모드에서 레이더(100)를 제어하는 경우 신호 증폭기(132)는 정상 동작하는데 세팅 시간이 필요하므로, 모드 컨트롤러(121)는 신호 증폭기(132)가 안정적으로 동작하도록 미리 신호 증폭기(132)에 대한 전원 공급을 제어신호를 전송한다. 그러나, 연속 주파수 모드에서 레이더(100)를 제어하는 경우, 모드 컨트롤러(121)는 항상 파워 컨트롤러(122)에 전원 제어 신호(Power Control)를 전송하고, 항상 송신 장치(130)의 전원을 On 상태로 유지한다.

펄스 생성기(123)는 파워 컨트롤러(122)에 전원이 공급되면, 펄스를 생성하고, 송신 장치(130)에서 펄스 신호가 생성되도록 한다.

메모리(124)는 송신 장치(130)의 초기화 과정에서 잠금 코드(Lock code) 및 프리 러닝 코드(Free running code)를 저장한다. 여기서, 잠금 코드는 송신 장치(130)에서 발생되는 신호의 잠금 주파수에 대응하는 코드를 의미하고, 프리 러닝 코드는 펄스신호가 발생하지 않는 동안 발생되는 주파수에 대응하는 코드를 의미한다.

주파수 튜닝 컨트롤러(125)는 메모리(124)로부터 잠금 코드(Lock code) 및 프리 러닝 코드(Free running code)에 대한 정보를 입력 받고, 입력된 정보에 기초하여 송신 장치(130)가 신호를 발생시키도록 제어한다. 그 결과, 송신 장치(130)는 펄스 모드에서 펄스가 발생하는 동안에 인젝션 락 발진기(131-2)의 커패시턴스를 조절하여 출력 신호를 생성할 수 있다. 또한, 송신 장치(130)는 연속 주파수 모드에서 항상 인젝션 락 발진기(131-2)의 커패시턴스를 조절하여 출력 신호를 생성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 펄스모드에 따른 출력 신호의 파형을 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 레이더(100)가 작동하는 동안 입력된 외부 신호(Lo RF Signal)은 항상 입력된다. 상술한 바와 같이 컨트롤러(120)는 송신 장치(130)의 전원 공급을 제어하고(Power Control) 주파수 튜닝 코드(Tune Code)에 기초하여 송신 장치(130)가 신호를 발생시키도록 제어한다.

구체적으로, 펄스 모드에서 레이더(100)가 제어되는 경우, 전원 공급을 제어(Power Control)는 컨트롤러(100)가 송신 장치(130)에 전원을 공급하고(Tpc) 신호 증폭기(132)는 세팅시간(Tsettle_On)을 거쳐서 정상 작동 구간(Tlock)에 진입함으로써 이루어진다. 또한, 주파수 튜닝 컨트롤러(125)는 신호 증폭기(132)가 정상 작동 구간(Tlock)에 진입하면 송신 장치(130)에 프리 러닝 코드를 전송하다가 잠금 코드를 전송한다. 그 결과, 전원 공급을 제어(Power Control)가 시작되면, 출력 신호(TX_OUT Signal)는 프리 러닝 코드에 대응하는 파형에서 잠금 코드에 대응하는 파형으로 서서히 변화하고, 신호 증폭기(132)가 정상 작동 구간(Tlock)에 진입하면, 송신 장치(130)는 잠금 코드에 대응하는 주파수를 갖는 출력 신호를 생성한다. 또한, 출력 신호가 타겟에 반사되서 수신 장치(140)에 입력되면, 수신 장치(140)는 중간 신호(IF_out signal)을 생성하다가 수신 신호(Tres)에 대응하는 파형의 신호를 생성할 수 있다. 신호 증폭기(132)의 정상 작동 구간(Tlock)이 종료되면, 송신 장치(130)는 펄스 신호는 지연 구간(Tdelay)을 거쳐서 다시 프리 러닝 코드에 대응하는 신호를 생성한다.

도 8은 본 발명의 수신 신호의 주파수 도메인을 도시한 것이다.

도 8을 참조하면, 수신 장치(140)에 입력된 수신 신호(RX_in)는 타겟에 반사된 신호로써 자유 주파수(Ffree)와 반사 주파수(Flo) 갖는 스펙트럼 성분으로 구성된다. 여기서, 자유 주파수(Ffree)는 송신기의 프리 러닝코드(Free running code)에 의해 발생한 신호와 관련된 수신 주파수 성분을 의미하고, 반사 주파수(Flo)는 송신기의 잠금 코드(lock code)에 의해 발생한 신호와 관련된 수신 주파수를 의미한다. 자유 주파수(Ffree)와 반사 주파수(Flo)는 믹서(142)에서 혼합되고, 혼합 효과에 의해 반사 주파수(Flo) 는 같은 크기를 가지는 주파수(DC 주파수)로 천이 된다. 여기서 저역 통과 필터(143)는 프리 러닝 주파수에 기초한 반사 주파수에서 자유 주파수의 성분을 제거하고, 대역폭이 조정된 펄스 신호(Fbw)를 복원한다.

도 9는 본 발명에 따른 위상 천이기(131)에 포함된 커패시터 회로를 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 위상 천이기(131)는 복수개의 커패시터(Cu)들을 포함한 스위칭 회로(S0~Sn-1)들을 포함한다. 컨트롤러(120)에서 전원 제어신호 및 주파수 튜닝 신호가 입력되면, 위상 천이기(131)는 복수개의 커패시터들에 연결된 스위치들의 On/off를 제어하고, 결과적으로 위상 천이기(131)의 커패시턴스를 제어하여 위상이 천이된 발진 신호를 생성할 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 컨트롤러(120)가 펄스 모드(Pulse Mode)에서 레이더(100)를 제어하는 과정을 도시한 것이다.

도 10을 참조하면, 사용자가 입력 장치(110)에 펄스 모드(Pulse Mode) 명령을 입력하면, 레이더(100)는 펄스 모드에서 제어된다(S1001).

레이더(100)는 펄스 모드에서 제어되기 시작하면, 컨트롤러(120)는 위상 천이기(131)와 신호 증폭기(132)로 공급되는 전원을 제어한다(S1002). 상술한 바와 같이 전원 공급을 제어(Power Control)가 시작되면, 컨트롤러(120)가 송신 장치에 전원을 공급하고(Tpc) 신호 증폭기(132)는 세팅 시간(Tsettle_On)을 거쳐서 정상 작동 구간(Tlock)에 진입하게 된다.

위상 천이기(131)와 신호 증폭기(132)로 공급되는 전원이 제어되면, 컨트롤러(120)는 펄스의 구간이 듀티 사이클(Duty Cycle) 구간인지 판단한다(S1003).

펄스의 구간이 듀티 사이클(Duty Cycle) 구간으로 판단되면, 컨트롤러(120)는 주파수 잠금 코드를 출력하고(S1004), 출력 신호가 발생되도록 송신 장치(120)를 제어한다. 펄스의 구간이 듀티 사이클(Duty Cycle) 구간이 아닌 것으로 판단되면, 컨트롤러(120)는 프리런(Freerun)코드를 출력하고(S1005), 송신 장치(120)는 출력 신호를 발생시키지 않는다.

도 11은 본 발명에 따른 컨트롤러(120)가 연속 주파수 모드(CW Mode)에서 레이더(100)를 제어하는 과정을 도시한 것이다.

도 11을 참조하면, 사용자가 입력 장치(110)에 연속 주파수 모드(CW Mode) 명령을 입력을 입력하면, 레이더(100)는 연속 주파수 모드에서 제어된다(S2001).

레이더(100)가 연속 주파수 모드에서 제어되는 경우, 컨트롤러(120)는 송신 장치(130)의 전원이 항상 On 모드를 유지할 수 있도록 송신 장치(130)에 전원을 공급한다(S2002).

송신 장치(120)에 항상 전원이 공급되면, 컨트롤러(120)는 전 구간에서 출력 신호가 출력 되도록 송신 장치(120)를 제어한다(S2003).

위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 상술한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.

110: 입력장치
120: 컨트롤러
130: 송신장치
140: 수신장치
131: 위상 천이기 131-1: 90도 위상 천이기 131-2: 인젝션 락 발진기
131-3: 복소 신호 선택기
132: 신호 증폭기
141: 저역 통과 필터
142: 믹서
143: 저잡음 증폭기

Claims (15)

1. 위상 천이기 및 신호 증폭기를 포함하고 외부로 출력 신호를 방사하는 송신 장치;
   상기 출력 신호가 타겟으로부터 반사된 신호를 수신하는 수신 장치; 및
   상기 위상 천이기의 동작 모드를 제어하는 컨트롤러를 포함하되,
   상기 송신 장치는:
   제1 외부 신호에 기반하여 제1 신호를 발생시키는 제1 발진기 및 상기 제1 외부 신호와는 다른 위상을 갖는 제2 외부 신호에 기반하여 제2 신호를 발생 시키는 제2 발진기를 포함하되, 상기 제1 발진기는 상기 제2 신호를 더 입력받아 상기 제1 신호를 발생시키고, 상기 제2 발진기는 상기 제1 신호를 더 입력받아 상기 제 2 신호를 발생시키고, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 기반하여 위상이 천이된 발진 신호를 생성하는 위상 천이기; 및
   상기 위상이 천이된 발진신호를 증폭하여 출력 신호를 생성하는 신호 증폭기를 포함하고,
   상기 위상 천이기는 상기 컨트롤러의 제어 하에 제1 동작 모드에서 펄스 신호인 상기 발진 신호를 출력하고, 제2 동작 모드에서 주파수 연속파(continuous wave)인 상기 발진 신호를 출력하고,
   상기 컨트롤러는 상기 제1 모드 또는 상기 제2 모드 중 어느 하나에 대응하는 제어 모드 신호를 입력 받고, 상기 입력된 신호에 기초하여 상기 송신 장치로 공급되는 전원을 제어하고, 상기 입력된 신호에 기초하여 상기 위상 천이기의 상기 모드를 제어하기 위한 주파수 튜닝 신호를 전송하는 레이더.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 제어 모드 신호가 제1 모드에 대응하는 경우,
   상기 위상 천이기 및 상기 신호 증폭기의 전원 공급을 미리 설정된 기준에 기초하여 제어하고, 듀티 사이클(Duty Cycle)동안 상기 위상 천이기에 주파수 잠금 코드를 전송하고,
   상기 송신 장치는 상기 발진 신호와 동일한 파형을 갖는 출력 신호를 생성하는 레이더.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 제어 모드 신호가 제1 모드에 대응하는 경우,
   상기 위상 천이기 및 상기 신호 증폭기의 전원 공급을 미리 설정된 기준에 기초하여 제어하고, 듀티 사이클(Duty Cycle)이외의 구간에서 상기 위상 천이기에 주파수 프리런(Freerun) 코드를 전송하고,
   상기 송신 장치는 신호 출력을 정지하는 레이더.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 제어 모드 신호가 제2 모드에 대응하는 경우,
   상기 송신 장치에 항상 전원을 공급하고, 상기 위상 천이기의 커패시턴스 값을 제어하는 레이더.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   전 구간에서 상기 위상 천이기에 주파수 잠금 코드를 전송하고,
   상기 송신장치는,
   연속하여 출력 신호를 생성하는 레이더.
6. 제 1항에 있어서,
   제1 모드 또는 제2 모드에 대응하는 명령을 입력 받는 입력장치를 더 포함하고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 명령에 기초하여 제어 모드를 결정하는 레이더.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 수신 장치는,
   수신된 신호를 필터링하는 저역 통과 필터를 포함하는 레이더.
8. 제6 항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 수신장치에 BW(BandWidth) 제어 신호를 전송하고,
   상기 저역 통과 필터는,
   상기 BW(BandWidth) 제어 신호에 기초하여 차단 주파수를 결정하는 레이더.
9. 제1 외부 신호에 기반하여 제1 신호를 발생시키는 제1 발진기 및 상기 제 1 외부 신호와는 다른 위상을 갖는 제2 외부 신호에 기반하여 제2 신호를 발생 시키는 제2 발진기를 포함하되, 상기 제1 발진기는 상기 제2 신호를 더 입력 받아 상기 제1 신호를 발생시키고, 상기 제2 발진기는 상기 제1 신호를 더 입력 받아 상기 제2 신호를 발생시키고, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 기반하여 위상이 천이된 발진 신호를 생성하는 위상 천이기; 및
   상기 위상이 천이된 발진신호를 증폭하여 출력 신호를 생성하는 신호 증폭기를 포함 레이더의 송신 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 위상 천이기는,
    컨트롤러로부터 제어 모드 신호를 입력 받고,
    입력된 상기 제어 모드 신호가 제1 모드에 대응하는 경우,
    상기 제어 모드 신호의 듀티 사이클(Duty Cycle)동안 상기 외부 신호와 동일한 주파수를 갖는 신호를 생성하는 레이더의 송신 장치.
11. 제9 항에 있어서,
    상기 위상 천이기는,
    컨트롤러로부터 제어 모드 신호를 입력 받고,
    상기 제어 모드 신호가 제1 모드에 대응하는 경우,
    듀티 사이클(Duty Cycle)이외의 구간에서 주파수 프리런(Freerun) 코드에 대응하는 신호를 생성하는 레이더의 송신 장치.
12. 제9 항에 있어서,
    상기 위상 천이기는,
    컨트롤러로부터 제어 모드 신호를 입력 받고,
    상기 제어 모드 신호가 제2 모드에 대응하는 경우,
    항상 전원을 on모드로 유지하고, 커패시턴스 값을 변경하여 입력된 외부 신호의 주파수와 동기화된 신호를 생성하는 레이더의 송신 장치.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 위상 천이기는,
    전 구간에서 연속하여 출력 신호를 생성하는 레이더의 송신 장치.
14. 제9 항에 있어서,
    상기 위상 천이기는,
    사용자의 명령에 기초하여 제1 모드 또는 제2 모드에 대응하는 신호를 생성하는 레이더의 송신 장치.
15. 발진 신호 생성의 기초가 되는 외부 신호를 입력 받는 90도 위상 천이기;
    제1 외부 신호에 기반하여 제1 신호를 발생시키는 제1 발진기 및 상기 제 1 외부 신호와는 다른 위상을 갖는 제2 외부 신호에 기반하여 제2 신호를 발생 시키는 제2 발진기를 포함하되, 상기 제1 발진기는 상기 제2 신호를 더 입력 받아 상기 제1 신호를 발생시키고, 상기 제2 발진기는 상기 제1 신호를 더 입력 받아 상기 제2 신호를 발생시키고, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 기반하여 위상이 천이된 발진 신호를 생성하는 인젝션 락 발진기들;
    및
    상기 인젝션 락 발진기들의 출력 중 하나의 출력을 선택하는 복소 신호 선택기를 포함하는 위상 천이기.

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