KR20220001622A - 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법 - Google Patents

밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220001622A
KR20220001622A KR1020200079835A KR20200079835A KR20220001622A KR 20220001622 A KR20220001622 A KR 20220001622A KR 1020200079835 A KR1020200079835 A KR 1020200079835A KR 20200079835 A KR20200079835 A KR 20200079835A KR 20220001622 A KR20220001622 A KR 20220001622A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
antenna
antennas
detector
received
Prior art date
Application number
KR1020200079835A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102442794B1 (ko
Inventor
양종렬
Original Assignee
영남대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 영남대학교 산학협력단 filed Critical 영남대학교 산학협력단
Priority to KR1020200079835A priority Critical patent/KR102442794B1/ko
Publication of KR20220001622A publication Critical patent/KR20220001622A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102442794B1 publication Critical patent/KR102442794B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/085—Details of the phase-locked loop concerning mainly the frequency- or phase-detection arrangement including the filtering or amplification of its output signal

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 밀리미터파 영상시스템에서 복수의 안테나를 통해 수신된 밀리미터파를 이용하여 수신 신호 간의 크기와 위상차를 검출하고, 검출된 신호의 크기와 위상차를 토대로 수신 신호의 위치 또는 송신단의 위치를 파악하며, 높은 영상 품질을 획득하기 위해 수신 신호 또는 송신단의 위치를 토대로 신호의 왜곡을 보정하여 검출기의 출력이 균일하도록 보상하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기는 송신단의 신호가 대상체(Target)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신하는 복수의 안테나와, 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나를 통해 수신된 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출하는 신호 검출부와, 검출된 각 안테나의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차를 추출하는 위상차 추출부를 포함한다. 또한, 상기 위상차 추출부에서 추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 위치 추출부와, 위치 추출부를 통해 추출된 송신단의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나에 대한 검출기의 출력이 균일하도록 안테나의 수신 신호를 보상하는 신호 보정부를 포함한다.

Description

밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법{Millimeter wave power and phase difference detector and image processing method using the same}
본 발명은 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밀리미터파 영상시스템에서 복수의 안테나를 통해 수신된 밀리미터파를 이용하여 수신 신호 간의 크기와 위상차를 검출하고, 검출된 신호의 크기와 위상차를 토대로 수신 신호의 위치 또는 송신단의 위치를 파악하며, 높은 영상 품질을 획득하기 위해 수신 신호 또는 송신단의 위치를 토대로 신호의 왜곡을 보정하여 검출기의 출력이 균일하도록 보상하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법에 관한 것이다.
통상적으로 밀리미터파 영상시스템은 종래의 주파수 자원과 비교하여 짧은 파장의 밀리미터파(30~300GHz) 주파수 신호를 이용한 전자기파 영상시스템으로서, 식품 내 이물질 검출과 비파괴 검사장비, 보안 영상, 차량용 자율주행센서 등의 분야에서 활용된다.
또한, 밀리미터파 영상 검출용 수신단은 수신 주파수보다 소자 동작주파수가 높은 65nm 이하의 CMOS, SiGe BiCMOS 또는 화합물 반도체 등의 고가 반도체 공정을 이용하는 연구 개발이 진행되어 왔으나, 높은 제작 가격과 성능 한계 등으로 인하여 시장에서 요구하는 저가 실시간 대면적 영상검출용의 배열형 검출소자로는 상용화에 어려움이 있다.
또한, 플라즈몬(Plasmon) 검출기 또는 저항 혼합기라 불리는 에너지 검출 기술은 소자 동작 주파수 이상의 밀리미터파 신호 검출이 가능하므로, 종래의 고가 반도체 공정을 사용하지 않고 저가의 양산성이 높은 CMOS 공정을 이용하여 실시간 대면적 밀리미터파 영상시스템에 필요한 검출기를 구현할 수 있다.
하지만, 종래의 CMOS 기반 에너지 검출 기술은 다른 밀리미터파 검출 기술에 비하여 낮은 검출 특성으로 인해 성능의 한계를 가지고 있다. 특히, 종래의 CMOS 기반 에너지 검출 기술은 유입된 밀리미터파 신호의 유무 또는 신호의 크기를 단순 파악하는 한계로 인해 영상시스템의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 높이기 어려운 문제가 있다.
따라서, 실시간 대면적 밀리미터파 영상시스템을 위한 고감도 에너지 검출 기술을 위해서는 종래의 단순 신호 크기 검출 외에 추가적인 검출 정보를 획득할 필요가 있다.
또한, 밀리미터파 영상의 특징은 물체의 경계면에서 나타나는 산란 특성으로 인하여 물체 외각이 퍼지게 나타나는 것이다. 이러한 특성은 물체 영상이 선명하게 나타나는 것을 방해하여 식별 유무 및 물체의 종류를 판단하기 어렵게 하는 요인이 된다.
이를 해결하거나 물체 외각이 퍼지는 특성을 줄이는 일반적인 방법으로는 짧은 파장을 사용하기 위해 송수신 주파수를 높이는 방법이 있으며, 물리적 렌즈와 같은 방법으로 산란된 신호를 모아주거나 또는 신호 산란을 고려한 송신 방사 방법 등이 있다.
그러나 이러한 방법은 높은 공정 사용에 의한 회로/구성 소자 제작의 한계가 있으며, 반도체 후공정 수행을 통한 렌즈와 같은 광학계 제작이 요구된다는 한계로 인해 종래와 동일한 상용화 제한을 발생한다.
대한민국 등록특허 제10-1905097호(2018년 10월 08일 공고)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 물체의 경계면에서 산란되어 나타나는 밀리미터파 영상을 선명하게 구현하고자 하는데 그 목적이 있다. 또한, 반도체 공정만을 이용하여 밀리미터파 검출기의 성능을 향상시키고자 하는데 그 목적이 있다. 또한, 신호처리를 통한 영상 복원을 사용하지 않고도 영상 신호의 신호대잡음비 또는 동적 영역을 확대하여 영상 품질을 향상시키고자 하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기는 복수의 안테나와, 신호 검출부, 위상차 추출부, 위치 추출부 및 신호 보정부를 포함할 수 있다. 상기 복수의 안테나는 송신단의 신호가 대상체(Target)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신한다.
또한, 상기 신호 검출부는 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나를 통해 수신된 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출한다. 또한, 상기 위상차 추출부는 신호 검출부를 통해 검출된 각 안테나의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차를 추출한다.
또한, 위치 추출부는 상기 위상차 추출부에서 추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출한다. 또한, 상기 신호 보정부는 위치 추출부를 통해 추출된 송신단의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나에 대한 검출기의 출력이 균일하도록 안테나의 수신 신호를 보상한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기를 이용한 영상 처리 방법은 복수의 안테나를 통해 송신단의 신호가 대상체(Target)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)와, 상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나를 통해 수신된 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출하는 단계(S20) 및 검출된 각 안테나의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차 정보를 추출하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
또한, 추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 단계(S40)와, 추출된 송신단의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나에 대한 검출기의 출력이 균일하도록 안테나의 수신 신호를 보상하는 단계(S50) 및 영상시스템에서 보상된 수신 신호를 토대로 영상시스템의 수집 영상을 복원하여 복원 영상을 추출하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법은 표준 반도체 공정만을 이용하여 제작한 밀리미터파 검출기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 복수의 안테나를 구비한 검출기를 이용하여 전력 검출 기법만으로 안테나의 수신 신호 간 크기와 위상차를 검출할 수 있다.
또한, 복수의 안테나를 통해 수집된 신호 간의 크기와 위상차를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 파악하고, 송신단 또는 수신 신호의 위치에 따른 안테나 간 신호의 출력 왜곡을 보정함으로써 대상체(Target)의 경계면에서 산란되어 나타나는 밀리미터파 영상을 선명하게 구현할 수 있다.
또한, 추가적인 신호처리를 통한 영상 복원을 사용하지 않고도 영상 신호의 신호대잡음비 또는 동적 영역을 확대하여 영상 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기를 반사 영상에 적용하여 전력과 위상차 동시 분석을 통해 측정 대상이 갖는 전자기파 물질 특성 분석에 활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기를 나타내는 구성도이다.
도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나의 수신 신호 위치를 나타내는 도면이다.
도 6, 도 7 및 도 8은 수신 신호의 위치에 따른 검출기의 출력 정보를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 6, 도 7 및 도 8에서 안테나B의 출력을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기의 안테나 배치 구조를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기를 이용한 영상 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12는 도 11의 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)를 세부적으로 나타내는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)를 나타내는 구성도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이 영상시스템(1)은 전력 및 위상차 검출기(10), 송신단(20) 및 신호처리단(30)으로 구성될 수 있다.
송신단(20)은 밀리미터파를 생성하고 증폭하여 송신한다. 또한, 전력 및 위상차 검출기(10)는 복수의 안테나(100)를 이용하여 송신단(20)으로부터 송신되어 측정 대상 또는 대상체(Target)(2)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신 및 검출한다. 또한, 신호처리단(30)은 전력 및 위상차 검출기(10)에서 검출된 신호를 처리하여 영상 정보를 추출한다.
본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)는 밀리미터파 영상시스템(1)에서 복수의 안테나(100)를 통해 신호를 수신하고, 수신된 신호를 토대로 전력 검출 기법을 이용하여 송신단(20)의 위치를 파악할 수 있으며, 영상시스템(1)에서 단일 픽셀로 활용되어 보다 높은 품질의 영상을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)는 복수의 안테나(100)와, 신호 검출부(200), 위상차 추출부(300), 위치 추출부(400), 신호 보정부(500) 및 저장부(600)를 포함할 수 있다.
신호 검출부(200)는 복수의 안테나(100)를 통해 수신되는 밀리미터파 신호를 검출하고, 복수의 안테나(100)를 통해 수신된 신호가 더하여 생성되는 결합 신호를 검출한다. 신호 검출부(200)는 전력 분배모듈(210), 커플러 모듈(220) 또는 SE(Single-ended) 검출 모듈(230) 중 어느 하나를 이용하여 구현할 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출부(200)를 나타내는 도면이다. 즉, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 분배모듈(210)을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 커플러 모듈(220)을 나타내는 도면이며, 도 4는 SE(Single-ended) 검출 모듈(230)을 나타내는 도면이다.
도 2와 같이 전력 분배모듈(210)은 전력 분배 기능을 갖는 전력 분배기(214, 215, 216, 217)를 통해 안테나A(110)와 안테나B(120)로부터 수신되는 신호를 분배하고, 분배된 신호를 이용하여 안테나A(110)와 안테나B(120)의 수신 신호와, 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호가 더하여 생성되는 결합 신호를 검출한다.
또한, 전력 분배모듈(210)은 제1 디텍터(211), 제2 디텍터(212), 제3 디텍터(213) 및 복수의 전력 분배기(214, 215, 216, 217, 218, 219)를 포함한다. 제1 디텍터(211)는 안테나A(110)의 양단에 각각 연결되는 전력 분배기(214, 215)를 통해 분배된 신호(D1P, D1N)를 이용하여 안테나A(110)의 입력 신호를 검출한다.
이때, 제1 디텍터(211)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 입력 신호(D1)는 아래의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
Figure pat00002
여기에서, D1은 제1 디텍터(211)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 입력 신호이고, A는 안테나A(110)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다. 즉, D1은 안테나A(110)의 양단에 각각 연결되는 전력 분배기(214, 215)를 통해 분배된 신호(D1P, D1N)를 더한 신호의 크기를 나타낸다.
또한, 제2 디텍터(212)는 안테나B(120)의 양단에 각각 연결되는 전력 분배기(216, 217)를 통해 분배된 신호(D2P, D2N)를 이용하여 안테나B(120)의 입력 신호를 검출한다.
이때, 제2 디텍터(212)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 입력 신호(D2)는 아래의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00003
Figure pat00004
여기에서, D2는 제2 디텍터(212)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 입력 신호이고, B는 안테나B(120)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다. 즉, D2는 안테나B(120)의 양단에 각각 연결되는 전력 분배기(216, 217)를 통해 분배된 신호(D2P, D2N)를 더한 신호의 크기를 나타낸다.
또한, 전력 분배기(218)는 안테나A(110)의 분배된 신호(D1P2)와 안테나B(120)의 분배된 신호(D2P2)를 더하여 결합 신호(D3P)를 생성한다. 또한, 전력 분배기(219)는 안테나A(110)의 분배된 신호(D1N2)와 안테나B(120)의 분배된 신호(D2N2)를 더하여 결합 신호(D3N)를 생성한다.
제3 디텍터(213)는 전력 분배기(218)의 결합 신호(D3P)와 전력 분배기(219)의 결합 신호(D3N)를 더하여 안테나A(110)의 수신 신호와 안테나B(120)의 수신 신호가 더해진 결합 신호를 검출한다.
이때, 제3 디텍터(213)를 통해 검출되는 신호의 크기는 아래의 [수학식 3]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00005
Figure pat00006
또한, 도 3과 같이 커플러 모듈(220)은 커플러(224, 225, 226, 227)를 통해 안테나A(110)와 안테나B(120)로부터 수신되는 신호를 분리하여 각각 검출하고, 안테나A(110)와 안테나B(120)로부터 수신되는 신호의 분리 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출한다.
또한, 커플러 모듈은(220)은 제1 디텍터(221), 제2 디텍터(222), 제3 디텍터(223), 복수의 커플러(224, 225, 226, 227) 및 복수의 전력 분배기(228, 229)를 포함한다.
제1 디텍터(221)는 안테나A(110)의 양단에 각각 연결되는 커플러(224, 225)를 통해 분리된 신호(D1P, D1N)를 이용하여 안테나A(110)의 수신 신호를 검출한다.
이때, 커플러(224, 225, 226, 227)는 각 전송선로를 통과한 신호가 90도(π/2)의 위상 변화가 되도록 구성된다. 즉, 도 3에서 커플러(224, 225)를 통해 분리된 신호(D1P, D1N)는 각각 한 개의 전송선로를 통과하여 안테나A(110)의 수신 신호와 90도(π/2)의 위상 변화가 발생한다.
또한, 커플러(224, 225)를 통해 분리된 신호(D1P2, D1N2)는 각각 두 개의 전송선로를 통과하여 안테나A(110)의 수신 신호와 180도(π)의 위상 변화가 발생함으로써 반전된 신호를 나타낸다.
제1 디텍터(221)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 입력 신호(D1)는 아래의 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00007
Figure pat00008
여기에서, D1은 제1 디텍터(221)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 입력 신호이고, A는 안테나A(110)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다. 즉, D1은 안테나A(110)의 양단에 각각 연결되는 커플러(224, 225)를 통해 분리된 신호(D1P, D1N)를 더한 신호의 크기를 나타낸다.
또한, 제2 디텍터(222)는 안테나B(120)의 양단에 각각 연결되는 커플러(226, 227)를 통해 분리된 신호(D2P, D2N)를 이용하여 안테나B(120)의 입력 신호를 검출한다. 이때, 제2 디텍터(222)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 입력 신호는 아래의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00009
Figure pat00010
여기에서, D2는 제2 디텍터(222)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 입력 신호이고, B는 안테나B(120)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다. 즉, D2는 안테나B(120)의 양단에 각각 연결되는 커플러(226, 227)를 통해 분리된 신호(D2P, D2N)를 더한 신호의 크기를 나타낸다.
또한, 전력 분배기(228)는 안테나A(110)의 분리된 신호(D1N2)와 안테나B(120)의 분리된 신호(D2N2)를 더하여 결합 신호(D3N)를 생성한다. 이때, 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 분리된 신호(D1N2, D2N2)는 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호가 커플러(224, 226)에서 각각 두 개 전송선로를 통과하여 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호와 각각 180도(π)의 위상 변화가 발생함으로써 반전된 신호를 나타낸다.
또한, 전력 분배기(229)는 안테나A(110)의 분리된 신호(D1P2)와 안테나B(120)의 분리된 신호(D2P2)를 더하여 결합 신호(D3P)를 생성한다. 이때, 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 분리된 신호(D1P2, D2P2)는 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호가 커플러(225, 227)에서 각각 두 개 전송선로를 통과하여 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호와 180도(π)의 위상 변화가 발생함으로써 반전된 신호를 나타낸다.
제3 디텍터(223)는 전력 분배기(228)의 결합 신호(D3N)와 전력 분배기(229)의 결합 신호(D3P)를 더하여 안테나A(110)의 입력 신호와 안테나B(120)의 입력 신호가 더해진 신호를 검출한다.
따라서, 제3 디텍터(223)를 통해 검출되는 신호의 크기는 아래의 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00011
Figure pat00012
또한, 도 4와 같이 SE(Single-ended) 검출 모듈(230)은 안테나A(110)와 안테나B(120)에 각각 단방향으로 연결되는 커플러(234, 235)를 통해 안테나A(110)와 안테나B(120)의 수신 신호를 분리하여 각각 검출하고, 커플러(234, 235)를 통해 분리된 신호(DA, DB)를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출한다.
또한, SE(Single-ended) 검출 모듈(230)은 제1 디텍터(231), 제2 디텍터(232), 제3 디텍터(233), 복수의 커플러(234, 235) 및 전력분배기(236)를 포함한다.
제1 디텍터(231)는 안테나A(110)에 연결되는 커플러(234)를 통해 분리된 신호를 이용하여 안테나A(110)의 입력 신호를 검출한다. 이때, 제1 디텍터(231)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 입력 신호는 아래의 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00013
여기에서, DA는 제1 디텍터(231)를 통해 검출되는 안테나A(110)의 수신 신호이고, A는 안테나A(110)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다.
또한, 제2 디텍터(232)는 안테나B(120)에 연결되는 커플러(235)를 통해 분리된 신호를 이용하여 안테나B(120)의 입력 신호를 검출한다. 이때, 제2 디텍터(232)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 입력 신호는 아래의 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 8]
Figure pat00014
여기에서, DB는 제2 디텍터(232)를 통해 검출되는 안테나B(120)의 수신 신호이고, B는 안테나B(120)로부터 수신되는 신호의 진폭을 나타낸다.
또한, 전력분배기(236)는 커플러(234)를 통해 분리된 안테나A(110)의 수신 신호(DA2)와, 커플러(235)를 통해 분리된 안테나B(120)의 수신 신호(DB2)를 더하여 결합 신호(DS)를 생성한다.
이때, 커플러(234)를 통해 분리된 안테나A(110)의 수신 신호(DA2)와, 커플러(235)를 통해 분리된 안테나B(120)의 수신 신호(DB2)는 각 커플러(234, 235)에서 각각 두 개의 전송선로를 통과하여 안테나A(110) 및 안테나B(120)의 수신 신호와 180도(π)의 위상 변화가 발생함으로써 반전된 신호를 나타낸다.
따라서, 제3 디텍터(233)를 통해 검출되는 결합 신호(DS)의 크기는 아래의 [수학식 9]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 9]
Figure pat00015
Figure pat00016
위상차 추출부(300)는 신호 검출부(200)를 통해 검출된 안테나(100)의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나(100) 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차를 추출한다.
또한, 위상차 추출부(300)는 신호 검출부(200)에서 검출된 신호 간 크기와 위상차를 토대로 밀리미터파의 파장 이내에서 나타나는 검출 특성 차이를 추출함으로써 높은 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR) 획득이 가능하다.
예를 들어, 2개의 복수 안테나(110, 120)를 사용하는 전력 및 위상차 검출기(10)의 경우에 위상차 추출부(300)는 아래의 [수학식 10]을 이용하여 수신 신호 간 크기(
Figure pat00017
)와 위상차 정보(
Figure pat00018
)를 구할 수 있다.
[수학식 10]
Figure pat00019
Figure pat00020
여기에서, PA, PB는 안테나A(110) 및 안테나B(120)에서 수집된 신호의 크기이고, PS는 두 신호(PA, PB)가 더해진 결합 신호의 크기이다. 또한,
Figure pat00021
는 두 신호(PA, PB) 간의 크기이고,
Figure pat00022
는 위상차 정보를 나타낸다.
전압 형태로 나타나는 전력 및 위상차 검출기(10)의 출력과 전압은 검출기 특성인 자승의 법칙(square's law)을 따라가는 경우,
Figure pat00023
의 관계를 만족하므로 아래의 [수학식 11]과 같은 검출기 출력으로 나타낼 수 있다.
[수학식 11]
Figure pat00024
Figure pat00025
여기에서, kA, kB, kS는 각각 제1 디텍터(211, 221, 231), 제2 디텍터(212, 222, 232) 및 제3 디텍터(213, 223, 233)의 반응도와 관계된 상수를 나타낸다.
만약 전력 및 위상차 검출기(10)에서 제1 디텍터(211, 221, 231), 제2 디텍터(212, 222, 232) 및 제3 디텍터(213, 223, 233)의 반응도가 동일하다면 k = kS = kA = kB이므로 위상차는 아래의 [수학식 12]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 12]
Figure pat00026
또한, 전력 및 위상차 검출기(10)에서 제1 디텍터(211, 221, 231), 제2 디텍터(212, 222, 232) 및 제3 디텍터(213, 223, 233)의 반응도가 서로 다른 경우에 위상차는 아래의 [수학식 13]과 같은 형태로 나타낼 수 있고, 이때는 평면으로 입사된 밀리미터파 송신단(20)을 이용하여 특성 보상을 할 수 있다. 즉,
Figure pat00027
=0일 때 VS, VA, VB를 측정한다.
[수학식 13]
Figure pat00028
Figure pat00029
여기에서,
Figure pat00030
이고,
Figure pat00031
가 되도록 출력 전압을 보상한다.
또한,
Figure pat00032
와,
Figure pat00033
의 관계식을 이용하여 [수학식 13]을 정리하면, 아래의 [수학식 14]로 나타낼 수 있다.
[수학식 14]
Figure pat00034
위치 추출부(400)는 위상차 추출부(300)에서 추출된 안테나A(110) 및 안테나B(120) 간의 위상차 정보(
Figure pat00035
)를 이용하여 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치를 추출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나(100)의 수신 신호 위치를 나타내는 도면이다. 즉, 도 5는 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 입사되는 수신 신호의 위상차에 따른 두 수신 신호의 위치(θ)를 나타내는 도면이다.
도 5에서 도시된 바와 같이 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 입사되는 두 수신 신호의 거리 차이(d)에 의해서 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 도달하는 밀리미터파 신호의 크기와 위상이 달라진다.
이때, 두 수신 신호의 거리 차이(d)는 아래의 [수학식 15]로 나타낼 수 있다.
[수학식 15]
Figure pat00036
여기에서, d는 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 입사되는 두 수신 신호의 거리 차이이고, a는 안테나A(110)와 안테나B(120) 간의 거리 차이이며, θ는 안테나A(110)와 안테나B(120)를 연결하는 직선 경로에 대한 두 수신 신호의 입사각을 나타낸다.
상기 [수학식 15]를 토대로 다시 정리하면, 두 수신 신호의 위상차(
Figure pat00037
)는 아래의 [수학식 16]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 16]
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
따라서, 위치 추출부(400)는 위상차 추출부(300)에서 추출된 안테나A(110) 및 안테나B(120) 간의 위상차 정보(
Figure pat00041
)를 토대로 [수학식 16]을 이용하여 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치(θ)를 추출할 수 있다.
신호 보정부(500)는 위치 추출부(400)를 통해 추출된 송신단(20)의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 검출기(10)의 출력이 균일하도록 안테나(100)의 수신 신호를 보상할 수 있다.
도 6, 도 7 및 도 8은 수신 신호의 위치에 따른 검출기(10)의 출력 정보를 나타내는 도면이다. 즉, 도 6은 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 입사되는 수신 신호의 위치가 대상체(Target)(2)에 의해 가려지지 않는 경우를 나타내는 도면이고, 도 7은 안테나B(120)가 대상체(Target)(2)에 의해 일부 가려지는 위치에서 수신 신호가 입사하는 경우를 나타내는 도면이며, 도 8은 안테나B(120) 전체가 대상체(Target)(2)에 의해 가려지는 위치에서 수신 신호가 입사하는 경우를 나타내는 도면이다.
이때, 안테나A(110) 및 안테나B(120)에 입사되는 수신 신호는 검출기(10)에 수직 방향으로 입사한다고 가정하고, 도 6, 도 7 및 도 8과 같이 검출기(10)가 화살표 방향으로 이동하면서 신호를 측정한다.
도 6과 같이 안테나A(110) 및 안테나B(120)가 대상체(Target)(2)에 의해 가려지지 않는 경우에 안테나A(110) 및 안테나B(120)에서 수신되는 신호는 이론적으로 동일해야 한다.
그러나, 도 6의 경우 안테나B(120)에는 대상체(20)에 의해 산란된 신호가 수신되어 초기 영상에서 도시된 바와 같이 안테나A(110)의 수신 신호와 동일하게 나타나지 않는다.
이러한 특성은 대상체(20)와 안테나B(120) 사이의 거리가 가까워짐에 따라 점차 증가한다. 이때, 산란 신호에 의한 크기 증감은 크지 않으나 위상 차이가 심하게 나타난다.
따라서, 신호 보정부(500)는 송신단(20)의 위치 또는 수신 신호의 위치에 따른 안테나(100) 간의 위상 차이 정보를 이용하여 안테나B(120)에 나타나는 신호의 변화를 보상할 수 있다.
또한, 도 7과 같이 안테나B(120)가 대상체(Target)(2)에 의해 일부 가려지는 위치에서 수신 신호가 입사하는 경우는 위상만이 크게 차이가 나는 도 6의 경우에 비해 수광 면적이 줄어들어 신호의 크기 차이도 발생한다.
대상체(2)의 끝에서 산란으로 안테나B(120)에 나타나는 신호의 크기는 줄어드는 안테나B(120)의 면적에 비례하여 나타나지는 않으나, 산란 신호에 의한 영향은 도 6의 경우에 비해 상대적으로 작게 나타난다.
또한, 도 8과 같이 안테나B(120) 전체가 대상체(Target)(2)에 의해 가려지는 위치에서 수신 신호가 입사하는 경우에 안테나B(120)는 대상체(2)에 의해 모두 가려진 상태이므로 아무런 신호가 입사되지 않아야 하지만, 대상체(2) 가장자리(Edge)에서의 산란 특성으로 인해 상대적으로 작은 신호가 유입된다.
이때, 위상 값은 산란된 신호가 들어오는 방향이 도 6의 경우와 반대가 되기 때문에 도 6과 반대 부호를 가진다. 따라서, 신호 보정부(500)는 이를 바탕으로 안테나B(120)에서 얻어진 신호를 보상할 수 있다.
또한, 저장부(600)는 신호 검출부(200)를 통해 검출된 복수의 안테나(100)의 밀리미터파 신호와 결합 신호를 저장한다. 또한, 저장부(600)는 위상차 추출부(300)에서 추출된 복수의 안테나(100) 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차 정보를 저장한다.
또한, 저장부(600)는 위치 추출부(400)에서 추출된 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치 정보와, 신호 보정부(500)에서 산출된 각 안테나(100)의 보상 정보를 저장한다.
도 9는 도 6, 도 7 및 도 8에서 안테나B(120)의 출력을 나타내는 도면이다. 즉, 상단의 초기 영상은 도 6, 도 7 및 도 8에서 안테나B(120)가 대상체(Target)(2)로 인한 산란 신호의 영향으로 불명확한 영상 상태를 출력하는 것을 나타내는 도면이고, 하단의 복원 영상은 신호 보정부(500)에 의해 보정되어 영상 경계가 명확해진 영상 출력을 나타낸다.
도 9에서 도시된 바와 같이 안테나B(120)를 통해 얻어진 초기 영상을 보정한 복원 영상에서 동적영역 확대와 신호대잡음비 특성이 향상된 것을 확인할 수 있다. 이때, 좌우 방향으로 배치되는 검출기(10)의 안테나(100) 구조로 인하여 좌우 방향의 스캐닝(Scanning)을 통해 도 9와 같은 영상 특성 복원이 가능하다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)의 안테나(100) 배치 구조를 나타내는 도면이다. 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)에서 복수의 안테나(100)는 상하 또는 좌우 방향의 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 복수의 안테나(100)는 검출기(10)의 이동 방향에 대한 제약을 방지하고, 전방위에 대한 특성 확보를 위해 도 10에서 도시된 바와 같이 세 개의 안테나(100)가 삼각형을 이루어 배치되거나, 4개의 안테나(100)가 상하좌우에 위치하는 형태로 배치될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)는 밀리미터파 영상시스템(1)에서 안테나(100)에 유입되는 신호 간의 크기와 위상차를 검출하고, 안테나(100)에 입사되는 신호의 방향을 산출할 수 있다.
또한, 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)의 향상 특성을 제공함으로써 대상체(Target)(2)의 경계면에서 나타나는 산란 특성으로 인하여 물체의 외각이 퍼지게 나타나는 영상 문제를 해결하고, 선명한 영상을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 종래의 전력 검출기법에서 추가적인 정보 제공으로 밀리미터파 파장 이하의 분해능이 가능하고, 이로 인해 영상 품질을 향상할 수 있다. 또한, 파장 이하의 수준에서 보정(Calibration)이 가능하다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기(10)를 이용한 영상 처리 방법을 나타내는 순서도이고, 도 12는 도 11의 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)를 세부적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 영상 처리 방법은 복수의 안테나(100)를 통해 송신단(20)의 신호가 대상체(Target)(2)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)와, 복수의 안테나(100)를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나(100)를 통해 수신된 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출하는 단계(S20) 및 검출된 각 안테나(100)의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나(100) 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차 정보를 추출하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)는 복수의 안테나(100)를 이동하면서 각 안테나(100)에 대한 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치와, 대상체(2)의 상대적인 위치에 따라 변하는 각 안테나(100)의 신호를 수신한다.
즉, 상기 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)는 복수의 안테나(100)를 이동하면서 복수의 안테나(100)에 수신되는 수신 신호가 대상체(2)에 의해 가려지지 않는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S11)를 포함한다.
또한, 복수의 안테나(100)를 이동하면서 복수의 안테나(100) 중 어느 하나의 안테나에 수신되는 수신 신호가 대상체(2)에 의해 일부 가려지는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S12) 및 복수의 안테나(100)를 이동하면서 복수의 안테나(100) 중 어느 하나의 안테나(100)에 수신되는 수신 신호 전체가 대상체(2)에 의해 가려지는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S13)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 처리 방법은 추출된 복수의 안테나(100) 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 단계(S40)와, 추출된 송신단(20)의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나(100)에 대한 검출기(10)의 출력이 균일하도록 안테나(100)의 수신 신호를 보상하는 단계(S50) 및 영상시스템(1)에서 보상된 수신 신호를 토대로 영상시스템(1)의 수집 영상을 복원하여 복원 영상을 추출하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 안테나(100)의 수신 신호를 보상하는 단계(S50)는 복수의 안테나(100)에 대한 송신단(20) 또는 수신 신호의 위치와, 대상체(2)의 상대적인 위치에 따라 발생하는 산란 신호의 크기와 위상 차이를 검출하여 안테나(100)의 수신 신호를 보상한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1 : 영상시스템 2 : 대상체(Target)
10 : 전력 및 위상차 검출기 20 : 송신단
30 : 신호처리단 100 : 안테나
110 : 안테나A 120 : 안테나B
130 : 안테나C 140 : 안테나D
200 : 신호 검출부 210 : 전력 분배모듈
211 : 제1 디텍터 212 : 제2 디텍터
213 : 제3 디텍터
214, 215, 216, 217, 218, 219 : 전력 분배기
220 : 커플러 모듈 221 : 제1 디텍터
222 : 제2 디텍터 223 : 제3 디텍터
224, 225, 226, 227 : 커플러
228, 229 : 전력 분배기
230 : SE(Single-ended) 검출 모듈
231 : 제1 디텍터 232 : 제2 디텍터
233 : 제3 디텍터 234, 235 : 커플러
236 : 전력 분배기 300 : 위상차 추출부
400 : 위치 추출부 500 : 신호 보정부
600 : 저장부

Claims (17)

  1. 영상시스템에서 선명한 영상 정보를 얻기 위해 복수의 안테나를 통해 밀리미터파 신호를 수신하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기에 있어서,
    송신단의 신호가 대상체(Target)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신하는 복수의 안테나;
    상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나를 통해 수신된 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출하는 신호 검출부; 및
    상기 신호 검출부를 통해 검출된 각 안테나의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차를 추출하는 위상차 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 추출부에서 추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 위치 추출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.

  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치 추출부는 위상차 추출부에서 추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보와, 복수의 안테나 간의 거리와, 복수의 안테나에서 수신된 수신 신호의 파장으로 설정된 관계식을 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 위치 추출부를 통해 추출된 송신단의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나에 대한 검출기의 출력이 균일하도록 안테나의 수신 신호를 보상하는 신호 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호 검출부는
    복수의 안테나 중 하나인 안테나A의 양단에 각각 연결되어 상기 안테나A의 수신 신호를 분배하는 제1 전력 분배기 및 제2 전력 분배기,
    상기 제1 전력 분배기 및 제2 전력 분배기를 통해 분배되는 수신 신호를 이용하여 안테나A의 입력 신호를 검출하는 제1 디텍터,
    상기 복수의 안테나 중 다른 하나인 안테나B의 양단에 각각 연결되어 상기 안테나B의 수신 신호를 분배하는 제3 전력 분배기 및 제4 전력 분배기,
    상기 제3 전력 분배기 및 제4 전력 분배기를 통해 분배되는 수신 신호를 이용하여 안테나B의 입력 신호를 검출하는 제2 디텍터,
    상기 제1 전력 분배기와 제3 전력 분배기를 통해 분배되는 신호를 더하여 결합 신호를 생성하는 제5 전력 분배기,
    상기 제2 전력 분배기와 제4 전력 분배기를 통해 분배되는 신호를 더하여 결합 신호를 생성하는 제6 전력 분배기 및
    상기 제5 전력 분배기 및 제6 전력 분배기의 결합 신호를 이용하여 안테나A와 안테나B의 입력 신호가 더해진 결합 신호를 검출하는 제3 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신호 검출부는
    복수의 안테나 중 하나인 안테나A의 양단에 각각 연결되어 상기 안테나A의 수신 신호를 분리하는 제1 커플러 및 제2 커플러,
    상기 제1 커플러 및 제2 커플러를 통해 분리되는 수신 신호를 이용하여 안테나A의 입력 신호를 검출하는 제1 디텍터,
    상기 복수의 안테나 중 다른 하나인 안테나B의 양단에 각각 연결되어 상기 안테나B의 수신 신호를 분리하는 제3 커플러 및 제4 커플러,
    상기 제3 커플러 및 제4 커플러를 통해 분리되는 수신 신호를 이용하여 안테나B의 입력 신호를 검출하는 제2 디텍터,
    상기 제1 커플러와 제3 커플러를 통해 분리되는 신호를 더하여 결합 신호를 생성하는 제1 전력 분배기,
    상기 제2 커플러와 제4 커플러를 통해 분리되는 신호를 더하여 결합 신호를 생성하는 제2 전력 분배기 및
    상기 제1 전력 분배기 및 제2 전력 분배기의 결합 신호를 이용하여 안테나A와 안테나B의 입력 신호가 더해진 결합 신호를 검출하는 제3 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 신호 검출부는
    복수의 안테나 중 하나인 안테나A에 연결되어 상기 안테나A의 수신 신호를 분리하는 제1 커플러,
    상기 제1 커플러를 통해 분리되는 수신 신호를 이용하여 안테나A의 입력 신호를 검출하는 제1 디텍터,
    상기 복수의 안테나 중 다른 하나인 안테나B에 연결되어 상기 안테나B의 수신 신호를 분리하는 제2 커플러,
    상기 제2 커플러를 통해 분리되는 수신 신호를 이용하여 안테나B의 입력 신호를 검출하는 제2 디텍터,
    상기 제1 커플러와 제2 커플러를 통해 분리되는 신호를 더하여 결합 신호를 생성하는 전력 분배기 및
    상기 전력 분배기의 결합 신호를 이용하여 안테나A와 안테나B의 입력 신호가 더해진 결합 신호를 검출하는 제3 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 추출부는 복수의 안테나에서 수신된 각 수신 신호의 크기와, 복수의 안테나에서 수신된 각 수신 신호가 더해진 결합 신호의 크기로 설정된 관계식을 이용하여 안테나 사이의 위상차를 추출하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 안테나는 검출기 본체에 상하 또는 좌우의 형태로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 안테나는 검출기의 이동 방향에 대한 제약을 방지하고, 전방위에 대한 특성 확보를 위해 검출기 본체에서 세 개의 안테나가 삼각형을 이루어 배치되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 안테나는 검출기의 이동 방향에 대한 제약을 방지하고, 전방위에 대한 특성 확보를 위해 검출기 본체에서 4개의 안테나가 상하좌우에 위치하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기.
  12. 영상시스템에서 복수의 안테나가 구비되는 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기가 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하고, 추출된 위치 정보를 토대로 영상 정보를 처리하는 영상 처리 방법에 있어서,
    상기 복수의 안테나를 통해 송신단의 신호가 대상체(Target)에 의해 반사, 회절 또는 산란되는 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10);
    상기 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호와, 각 안테나를 통해 수신된 신호를 더하여 생성되는 결합 신호를 검출하는 단계(S20);
    검출된 각 안테나의 수신 신호와 결합 신호를 이용하여 복수의 안테나 사이에 나타나는 신호 간 크기와 위상차 정보를 추출하는 단계(S30); 및
    추출된 복수의 안테나 간의 위상차 정보를 이용하여 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 송신단 또는 수신 신호의 위치를 추출하는 단계(S40) 이후에
    추출된 송신단의 위치 정보 또는 수신 신호의 위치 정보를 이용하여 각 안테나에 대한 검출기의 출력이 균일하도록 안테나의 수신 신호를 보상하는 단계(S50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 안테나의 수신 신호를 보상하는 단계(S50)는
    복수의 안테나에 대한 송신단 또는 수신 신호의 위치와, 대상체의 상대적인 위치에 따라 발생하는 산란 신호의 크기와 위상 차이를 검출하여 안테나의 수신 신호를 보상하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 안테나의 수신 신호를 보상하는 단계(S50) 이후에
    상기 영상시스템에서 보상된 수신 신호를 토대로 영상시스템의 수집 영상을 복원하여 복원 영상을 추출하는 단계(S60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)는 복수의 안테나를 이동하면서 각 안테나에 대한 송신단 또는 수신 신호의 위치와, 대상체의 상대적인 위치에 따라 변하는 각 안테나의 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 밀리미터파 신호를 수신하는 단계(S10)는
    상기 복수의 안테나를 이동하면서 복수의 안테나에 수신되는 수신 신호가 대상체에 의해 가려지지 않는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S11),
    상기 복수의 안테나를 이동하면서 복수의 안테나 중 어느 하나의 안테나에 수신되는 수신 신호가 대상체에 의해 일부 가려지는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S12), 및
    상기 복수의 안테나를 이동하면서 복수의 안테나 중 어느 하나의 안테나에 수신되는 수신 신호 전체가 대상체에 의해 가려지는 위치에서 신호를 수신하는 단계(S13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.

KR1020200079835A 2020-06-30 2020-06-30 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법 KR102442794B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200079835A KR102442794B1 (ko) 2020-06-30 2020-06-30 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200079835A KR102442794B1 (ko) 2020-06-30 2020-06-30 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220001622A true KR20220001622A (ko) 2022-01-06
KR102442794B1 KR102442794B1 (ko) 2022-09-13

Family

ID=79347800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200079835A KR102442794B1 (ko) 2020-06-30 2020-06-30 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102442794B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101805723B1 (ko) * 2017-10-11 2017-12-06 엘아이지넥스원 주식회사 밀리미터파 대역 탐색기용 고차모드를 이용한 모노펄스 방식의 혼 안테나
JP2018133728A (ja) * 2017-02-16 2018-08-23 株式会社東芝 信号変換装置
KR101905097B1 (ko) 2016-02-17 2018-10-08 한국과학기술원 위상 검출기
KR102062321B1 (ko) * 2018-01-25 2020-01-03 영남대학교 산학협력단 대상체의 동작을 인식하기 위하여 복수개의 상이한 주파수들을 이용하는 센서 모듈 및 그 센서 모듈의 동작 방법
KR20200067455A (ko) * 2018-12-04 2020-06-12 원광대학교산학협력단 소형 저손실 밀리미터파 전력 분배 결합 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101905097B1 (ko) 2016-02-17 2018-10-08 한국과학기술원 위상 검출기
JP2018133728A (ja) * 2017-02-16 2018-08-23 株式会社東芝 信号変換装置
KR101805723B1 (ko) * 2017-10-11 2017-12-06 엘아이지넥스원 주식회사 밀리미터파 대역 탐색기용 고차모드를 이용한 모노펄스 방식의 혼 안테나
KR102062321B1 (ko) * 2018-01-25 2020-01-03 영남대학교 산학협력단 대상체의 동작을 인식하기 위하여 복수개의 상이한 주파수들을 이용하는 센서 모듈 및 그 센서 모듈의 동작 방법
KR20200067455A (ko) * 2018-12-04 2020-06-12 원광대학교산학협력단 소형 저손실 밀리미터파 전력 분배 결합 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102442794B1 (ko) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12021565B2 (en) Phased-array radio frequency receiver
US10313012B2 (en) Distributed array for direction and frequency finding
CN102253394B (zh) 一种多光谱条纹管激光雷达三维成像装置
US20130023225A1 (en) Selective-sampling receiver
US12019189B2 (en) Providing dynamic field of view for light received from a dynamic position
CN107862661B (zh) 一种光学相干层析成像系统图像校正方法
US11041941B2 (en) Method and device for calibrating a radar object detection system
EP3332389A1 (en) Distributed array for direction and frequency finding
JP2020003334A (ja) レーダ装置、レーダシステム
WO2011133232A1 (en) Phased array millimeter wave imaging techniques
US20210242941A1 (en) Distributed array for direction and frequency finding
US20050190206A1 (en) Method and device for determining a pixel gray scale value image
CN108987948A (zh) 多端口次阵列及基频信号处理器所组成的天线架构
KR102442794B1 (ko) 밀리미터파 전력 및 위상차 검출기와 이를 이용한 영상 처리 방법
CN113259014B (zh) 一种基于数据判决相关的qd光斑检测系统及检测方法
US6700537B2 (en) Method for calibrating a wideband direction finding system
Clark et al. A real-time wide field of view passive millimeter-wave imaging camera
US8681337B2 (en) Independent-beam gas filter correlation radiometry with field-of-view matching
US20230144558A1 (en) Distributed radar system and method of operation thereof
EP1519171A1 (en) Systems and methods for determining the spectral content of an optical signal
US20220317303A1 (en) Optical sensor
KR102565942B1 (ko) 배열형 검출기 단위 구조와 이를 구비하는 밀리미터파 통신 장치 및 영상 시스템
JP2013210268A (ja) ２次元像再構成方法
US9267782B1 (en) Generating an image using an active optical interference system
Imaki et al. Recent development of 3D imaging laser sensor in Mitsubishi electric corporation

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant