KR20220072186A - SAR SYSTEM BASED ON SoC TECHNOLOGY - Google Patents

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Abstract

실시예에 의한 SoC 기술 기반 SAR 시스템이 개시된다. 상기 SAR 시스템은 미리 정해진 다수의 기능을 각 IP(Intellectual Property)로 구현하여 FPGA로 집적화한 신호 처리부; 및 상기 신호 처리부로부터 생성된 기저대역의 디지털 데이터를 IF 대역의 디지털 데이터로 변조하는 디지털 IQ 변조기와 상기 IF 대역의 디지털 데이터를 RF 대역의 송신 데이터로 상향 변환하는 디지털 업 컨버터, 수신된 RF 대역의 수신 데이터를 IF 대역의 디지털 데이터로 하향 변환하는 디지털 다운 컨버터와 상기 IF 대역의 디지털 데이터를 기저대역의 디지털 데이터로 복조하여 상기 신호 처리부로 출력하는 디지털 IQ 복조기로 이루어진 트랜시버 SoC(System on Chip)를 포함한다.An SoC technology-based SAR system according to an embodiment is disclosed. The SAR system includes: a signal processing unit that implements a plurality of predetermined functions as each IP (Intellectual Property) and integrates them into an FPGA; and a digital IQ modulator that modulates the baseband digital data generated by the signal processing unit into IF band digital data, a digital upconverter that up-converts the IF band digital data into RF band transmit data, and the received RF band. Transceiver SoC (System on Chip) consisting of a digital down converter that down-converts received data into IF band digital data and a digital IQ demodulator that demodulates the IF band digital data into baseband digital data and outputs it to the signal processing unit. include

Description

SoC 기술 기반 SAR 시스템{SAR SYSTEM BASED ON SoC TECHNOLOGY}SAR system based on SoC technology {SAR SYSTEM BASED ON SoC TECHNOLOGY}

본 발명의 실시예는 SoC 기술 기반 SAR 시스템에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a SAR system based on SoC technology.

일반적으로 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템은 전자기파를 이용하여 원거리에 위치한 표적의 영상을 획득하는 레이더로, 지표면의 특색과 지형을 보여주기 위해 사용된다.In general, the SAR (Synthetic Aperture Radar) system is a radar that acquires an image of a distant target using electromagnetic waves, and is used to show the characteristics and topography of the earth's surface.

도 1은 일반적인 SAR 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 일반적인 SAR 시스템의 첩 발생장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 일반적인 SAR 시스템의 수신 데이터 처리장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 일반적인 SAR 시스템의 타이밍 발생장치의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a general SAR system, FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a chirp generator of a general SAR system, FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a reception data processing device of a general SAR system, and FIG. 4 is a general diagram It is a figure which shows the structure of the timing generator of a SAR system.

도 1을 참조하면, SAR 시스템은 송신 신호 생성을 위한 첩(Chirp) 발생장치, 표적에서 반사된 수신 신호를 획득하는 데이터 처리장치, SAR 시스템의 송수신 운용 타이밍(Timing) 발생장치로 구성된다.Referring to FIG. 1 , the SAR system is composed of a chirp generator for generating a transmission signal, a data processing device for acquiring a reception signal reflected from a target, and a transmission/reception operation timing (Timing) generator of the SAR system.

요구되는 기능을 구현하기 위해 일반적으로 디지털 어셈블리(Digital Assembly), RF 어셈블리, 안테나(Antenna)로 구성되며, 유니트 또는 박스 단위로 구현된다. SAR 시스템은 이러한 구성품을 통합하여 구축하는 시스템이기 때문에 크기로 분류하였을 때 중대형 시스템으로 분류될 수 있다.In order to implement a required function, it is generally composed of a digital assembly, an RF assembly, and an antenna, and is implemented in units or boxes. Since the SAR system is a system built by integrating these components, it can be classified as a medium-large system when classified by size.

도 2를 참조하면, 첩(Chirp)은 주파수 대역폭을 갖는 펄스 형태의 신호로서 SAR 시스템에서는 고해상도의 영상 획득을 위하여 고품질의 주파수 특성 및 낮은 IMD 특성을 요구한다. 첩은 일반적으로 FPGA로 DDS(Digital Direct Synthesizer) 또는 DAC(Digital to Analog Converter)를 제어하여 대역폭을 갖는 IQ 신호를 생성하고, IQ 변조기(modulator)로 변조시켜 생성한다.Referring to FIG. 2 , a chirp is a pulse-shaped signal having a frequency bandwidth, and the SAR system requires high-quality frequency characteristics and low IMD characteristics to acquire high-resolution images. A chirp is generally generated by controlling a Digital Direct Synthesizer (DDS) or Digital to Analog Converter (DAC) with an FPGA to generate an IQ signal having a bandwidth, and modulating it with an IQ modulator.

도 3을 참조하면, 수신 데이터 처리 장치는 SAR 시스템에서 표적에서 반사된 신호를 수신하는 장치이며, 일반적으로 IF 대역으로 하향 변환된 수신 신호를 IQ 복조기(demodulator)를 이용해 기저대역(baseband) IQ신호로 분리한 후 ADC(Analog to Digital Converter)에서 변환된 디지털 데이터를 FPGA로 획득하는 구조이다.Referring to FIG. 3 , the reception data processing device is a device for receiving a signal reflected from a target in the SAR system, and generally uses an IQ demodulator to convert a reception signal down-converted to an IF band to a baseband IQ signal. It is a structure in which the digital data converted by ADC (Analog to Digital Converter) is acquired by FPGA after separation.

도 4를 참조하면, 타이밍(timing) 발생 장치는 SAR 시스템의 코히어런스(Coherence)를 위하여 필요한 PRI(Pulse Repetition Interval) 동기 신호, 송신 동기 신호, 수신 동기 신호를 생성하는 장치이며, 일반적으로 SAR System의 송수신 타이밍을 관장하는 장치에 고안정 발진기의 레퍼런스 클럭(Reference Clock)을 입력 받아 FPGA로 동기 신호를 발생시키는 구조를 갖는다.Referring to Figure 4, the timing (timing) generating device is a device for generating a PRI (Pulse Repetition Interval) synchronization signal, a transmission synchronization signal, and a reception synchronization signal necessary for coherence of the SAR system, generally SAR It has a structure that generates a synchronization signal to the FPGA by receiving the reference clock of the high-stability oscillator to the device that manages the transmission/reception timing of the system.

SAR 시스템의 소형화를 위해서는 앞서 설명한 주요 장치의 집적화가 필수적이다. 기존의 방법으로는 기능에 따라 별도의 장치 또는 일부 집적화된 형태로 구현이 가능하지만, 주요 핵심 기능을 3U 크기 이하의 보드(board) 형태로 집적화하여 구현하기에는 부품의 수와 크기로 인하여 불가능하다.In order to miniaturize the SAR system, the integration of the main devices described above is essential. In the existing method, it is possible to implement in a separate device or partially integrated form depending on the function, but it is impossible to implement the main core function by integrating it in the form of a board of 3U size or less due to the number and size of parts.

기존의 SoC를 이용한 집적화 방법은 기저대역의 디지털 데이터를 생성하고 처리하는 기능을 FPGA로 구현하였으나, 현재의 방식으로 FPGA를 이용한 IF 또는 RF 대역의 주파수를 처리는 불가능하다.In the conventional integration method using SoC, the function of generating and processing baseband digital data is implemented in FPGA, but it is impossible to process the frequency of IF or RF band using FPGA in the current method.

따라서 주요 장치를 집적화하여 SAR 시스템을 소형화하기 위한 방안이 요구된다.Therefore, a method for downsizing the SAR system by integrating the main devices is required.

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는, SoC 기술 기반 SAR 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention for solving the above-mentioned conventional problems is to provide a SAR system based on SoC technology.

실시예에 따른 SAR 시스템은 미리 정해진 다수의 기능을 각 IP(Intellectual Property)로 구현하여 FPGA로 집적화한 신호 처리부; 및 상기 신호 처리부로부터 생성된 기저대역의 디지털 데이터를 IF 대역의 디지털 데이터로 변조하는 디지털 IQ 변조기와 상기 IF 대역의 디지털 데이터를 RF 대역의 송신 데이터로 상향 변환하는 디지털 업 컨버터, 수신된 RF 대역의 수신 데이터를 IF 대역의 디지털 데이터로 하향 변환하는 디지털 다운 컨버터와 상기 IF 대역의 디지털 데이터를 기저대역의 디지털 데이터로 복조하여 상기 신호 처리부로 출력하는 디지털 IQ 복조기로 이루어진 트랜시버 SoC(System on Chip)를 포함할 수 있다.The SAR system according to the embodiment includes: a signal processing unit that implements a plurality of predetermined functions as each IP (Intellectual Property) and integrates them into an FPGA; and a digital IQ modulator that modulates the baseband digital data generated by the signal processing unit into IF band digital data, a digital upconverter that up-converts the IF band digital data into RF band transmit data, and the received RF band. Transceiver SoC (System on Chip) consisting of a digital down converter that down-converts received data into IF band digital data and a digital IQ demodulator that demodulates the IF band digital data into baseband digital data and outputs it to the signal processing unit. may include

상기 다수의 기능은 데이터 처리 과정에서 공통으로 사용하는 기능, 송신 첩을 생성하는 기능, 수신 데이터를 처리하는 기능, 타이밍 신호를 생성하는 기능을 포함할 수 있다.The plurality of functions may include a function commonly used in a data processing process, a function of generating a transmission chirp, a function of processing received data, and a function of generating a timing signal.

상기 트랜시버 SoC는 상기 상향 변환된 RF 대역의 송신 데이터를 아날로그 신호인 RF 대역의 송신 신호로 변환하여 안테나를 통해 출력하는 DAC와 상기 안테나를 통해 수신된 RF 대역의 수신 신호를 디지털 데이터인 RF 대역의 수신 데이터로 변환하여 상기 디지털 다운 컨버터에 제공하는 ADC를 더 포함할 수 있다.The transceiver SoC includes a DAC that converts the up-converted transmission data of the RF band into a transmission signal of an RF band, which is an analog signal, and outputs it through an antenna; It may further include an ADC that converts the received data and provides it to the digital down-converter.

상기 트랜시버 SoC는 상기 디지털 IQ 변조기와 상기 디지털 IQ 복조기에 제1 디지털 클럭을 제공하는 제1 디지털 클럭부와 상기 디지털 업 컨버터와 상기 디지털 다운 컨버터에 제2 디지털 클럭을 제공하는 제2 디지털 클럭부를 더 포함할 수 있다.The transceiver SoC further includes a first digital clock unit providing a first digital clock to the digital IQ modulator and the digital IQ demodulator, and a second digital clock unit providing a second digital clock to the digital up-converter and the digital down-converter. may include

실시예에 따르면, 송신 첩 생성 기능, 데이터 처리 기능, 동기 타이밍 신호 생성 기능, 주파수 변환 기능, 변복조 기능을 기능별 Soc로 분산하여 집적화하도록 함으로써, SAR 디지털 처리 장치를 소형화할 수 있다.According to the embodiment, the SAR digital processing apparatus can be miniaturized by distributing and integrating the transmission chirp generation function, data processing function, synchronous timing signal generation function, frequency conversion function, and modulation/demodulation function into Soc for each function.

실시예에 따르면, 주요 기능을 기능별 SoC로 분산하여 집적화하기 때문에 특정 IC로의 과도한 기능의 집중을 감소시켜 안정성이 보장된 SAR 시스템을 구현할 수 있다.According to the embodiment, since major functions are distributed and integrated into SoCs for each function, a SAR system with guaranteed stability can be implemented by reducing excessive concentration of functions on a specific IC.

도 1은 일반적인 SAR 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 SAR 시스템의 첩 발생장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 일반적인 SAR 시스템의 수신 데이터 처리장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 일반적인 SAR 시스템의 타이밍 발생장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 디지털 IQ 변조기의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 디지털 IQ 복조기의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 신호 처리 기능별 IP가 집적화된 FPGA SoC를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SoC 기술 기반의 SAR 시스템을 나타내는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a general SAR system.
2 is a diagram showing the configuration of a chirp generator of a general SAR system.
3 is a diagram showing the configuration of a reception data processing apparatus of a general SAR system.
4 is a diagram showing the configuration of a timing generator of a general SAR system.
5 is a diagram illustrating a SAR system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a detailed configuration of the digital IQ modulator shown in FIG. 5 .
7 is a diagram showing a detailed configuration of the digital IQ demodulator shown in FIG.
8 is a diagram illustrating an FPGA SoC in which IP for each signal processing function is integrated.
9 is a diagram illustrating a SAR system based on SoC technology according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected between the embodiments. It can be used by combining or substituted with .

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terminology used in the embodiments of the present invention is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as “at least one (or more than one) of A and (and) B, C”, it is combined with A, B, and C It may include one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed on “above (above) or under (below)” of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as “upper (upper) or lower (lower)”, the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component may be included.

실시예에서는, 송신 첩 생성 기능, 데이터 처리 기능, 동기 타이밍 신호 생성 기능, 주파수 변환 기능, 변복조 기능을 기능별 Soc로 분산하여 집적화하도록 한, 새로운 방안을 제안한다. 즉, SAR 시스템의 C, X, Ku 대역의 첩 생성, 수신 데이터 처리, 동기 타이밍 신호 생성을 SoC 기반의 디지털 처리 기술을 이용하여 보드 수준으로 집적화시킨다.In the embodiment, a new method is proposed in which a transmission chirp generation function, a data processing function, a synchronization timing signal generation function, a frequency conversion function, and a modulation/demodulation function are distributed and integrated into Soc for each function. In other words, the chirp generation of the C, X, and Ku bands of the SAR system, reception data processing, and synchronization timing signal generation are integrated at the board level using SoC-based digital processing technology.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 SAR 시스템을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 디지털 IQ 변조기의 상세한 구성을 나타내는 도면이고, 도 7은 도 5에 도시된 디지털 IQ 복조기의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.5 is a diagram showing a SAR system according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a diagram showing a detailed configuration of the digital IQ modulator shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a detailed configuration of the digital IQ demodulator shown in FIG. 5 It is a drawing showing

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 SAR 시스템은 신호 처리부(100), 디지털 IQ 변조기(Modulator)(210), 디지털 IQ 복조기(Demodulator)(220), 제1 디지털 클럭부(230), 디지털 업 컨버터(digital up converter)(240), 디지털 다운 컨버터(digital down converter)(250), 제2 디지털 클럭부(260), DAC(Digital Analog Converter)(270), ADC(Analog Digital Converter)(280), HPA(High Power Amplifier)(300), LNA(Low Noise Amplifier)(400), 서큘레이터(circulator)(500), 안테나(600)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the SAR system according to an embodiment of the present invention includes a signal processing unit 100 , a digital IQ modulator 210 , a digital IQ demodulator 220 , and a first digital clock unit 230 . , digital up converter 240 , digital down converter 250 , second digital clock unit 260 , DAC (Digital Analog Converter) 270 , ADC (Analog Digital Converter) 280 , a High Power Amplifier (HPA) 300 , a Low Noise Amplifier (LNA) 400 , a circulator 500 , and an antenna 600 may be included.

이때, 디지털 IQ 변조기(210), 디지털 IQ 복조기(220), 제1 디지털 클럭부(230), 디지털 업 컨버터(240), 디지털 다운 컨버터(250), 제2 디지털 클럭부(260), DAC(270), ADC(280)는 SoC(System on Chip) 기술로 집적화되어 하나의 트랜시버(transceiver)로 구현될 수 있다. 트랜시버 SoC를 이용하여 SAR 시스템의 신호 변환에 대한 기능을 집적화시킬 수 있다. 여기서 SoC 기술은 여러 가지 기능을 가진 시스템을 하나의 칩으로 구현한 기술집약적 반도체 또는 기술을 일컫는다.At this time, the digital IQ modulator 210, the digital IQ demodulator 220, the first digital clock unit 230, the digital up-converter 240, the digital down-converter 250, the second digital clock unit 260, the DAC ( 270) and ADC 280 may be integrated with SoC (System on Chip) technology and implemented as one transceiver. The transceiver SoC can be used to integrate the signal conversion function of the SAR system. Here, SoC technology refers to a technology-intensive semiconductor or technology that implements a system with multiple functions into a single chip.

신호를 송신하는 송신 장치의 경우, 신호 처리부(100)는 기저대역(baseband)의 디지털 데이터 I와 디지털 데이터 Q를 생성할 수 있다.In the case of a transmitting device that transmits a signal, the signal processing unit 100 may generate digital data I and digital data Q of a baseband.

디지털 IQ 변조기(210)는 신호 처리부(100)로부터 생성된 기저대역(baseband)의 디지털 데이터 I와 Q를 입력받아 IF(Intermediate Frequency) 대역의 디지털 데이터 I와 Q로 변조하고, 변조된 IF 대역의 디지털 데이터 I와 Q를 결합(combining)하여 IF 대역의 송신 신호를 출력할 수 있다.The digital IQ modulator 210 receives the baseband digital data I and Q generated from the signal processing unit 100 and modulates the digital data I and Q of the IF (Intermediate Frequency) band, and modulates the digital data I and Q of the modulated IF band. By combining digital data I and Q, it is possible to output a transmission signal in the IF band.

도 6을 참조하면, 실시예에 따른 디지털 IQ 변조기(210)는 I 채널 믹서(mixer)(211), Q 채널 믹서(212), 위상 변환기(phase shifter)(213)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the digital IQ modulator 210 according to the embodiment may include an I channel mixer 211 , a Q channel mixer 212 , and a phase shifter 213 .

I 채널 믹서(211)는 기저대역의 디지털 데이터 I와 미리 정해진 위상이 변환된 디지털 클럭을 이용하여 IF 대역의 디지털 데이터 I로 변환하여 출력할 수 있다.The I-channel mixer 211 may convert the digital data I of the IF band into digital data I of the IF band by using the digital clock of the predetermined phase and the digital data I of the baseband.

Q 채널 믹서(212)는 기저대역의 디지털 데이터 Q와 디지털 클럭을 이용하여 IF 대역의 디지털 데이터 Q로 변환하여 출력할 수 있다.The Q channel mixer 212 may use the baseband digital data Q and the digital clock to convert the IF band digital data Q to output.

제1 디지털 클럭부(230)는 기저대역의 신호를 송신이 가능하도록 변환하기 위해 디지털 클럭을 I 채널 믹서(211)와 Q 채널 믹서(212)에 제공할 수 있다. 이때, 제1 디지털 클럭부(230)는 디지털 데이터 I와 Q가 90도의 위상 차이를 갖도록 디지털 클럭을 I 채널 믹서(211)에 직접 제공하지 않고 위상 변환기(213)를 통해 제공할 수 있다.The first digital clock unit 230 may provide a digital clock to the I-channel mixer 211 and the Q-channel mixer 212 to convert the baseband signal to be transmitted. In this case, the first digital clock unit 230 may provide the digital clock through the phase converter 213 instead of directly providing the digital clock to the I channel mixer 211 so that the digital data I and Q have a phase difference of 90 degrees.

위상 변환기(213)는 제1 디지털 클럭부(300)로부터 제공받은 디지털 클럭이 디지털 데이터 I와 Q가 90도의 위상 차이를 갖도록 위상을 변환하여 출력할 수 있다. 위상 변환기(213)는 위상이 90도 변환된 디지털 클럭을 I 채널 믹서(211)에 제공할 수 있다.The phase converter 213 may convert the phase of the digital clock provided from the first digital clock unit 300 so that digital data I and Q have a phase difference of 90 degrees to output. The phase converter 213 may provide the digital clock whose phase is changed by 90 degrees to the I-channel mixer 211 .

여기서 위상 변환기(213)는 I 채널 믹서(211)와 연결되어 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 I 채널 믹서(211)와 Q 채널 믹서(212)에 모두 연결될 수도 있다.Here, the phase shifter 213 is connected to the I-channel mixer 211 , but is not limited thereto, and may be connected to both the I-channel mixer 211 and the Q-channel mixer 212 .

I 채널 믹서(211)로부터 출력된 IF 대역의 디지털 데이터 I와 Q 채널 믹서(212)로부터 출력된 IF 대역의 디지털 데이터 Q를 결합하여 하나의 IF 대역의 송신 데이터로 출력될 수 있다.The digital data I of the IF band output from the I channel mixer 211 and the digital data Q of the IF band output from the Q channel mixer 212 may be combined and output as transmission data of one IF band.

디지털 업 컨버터(240)는 IQ 변조기(210)로부터 출력된 IF 대역의 송신 데이터와 소정의 디지털 클럭을 이용하여 RF 대역의 송신 데이터로 상향 변환하여 출력할 수 있다.The digital up-converter 240 may up-convert and output the transmission data of the RF band using the IF band transmission data output from the IQ modulator 210 and a predetermined digital clock.

제2 디지털 클럭부(260)는 디지털 클럭을 디지털 업 컨버터(240)에 제공할 수 있다.The second digital clock unit 260 may provide the digital clock to the digital up-converter 240 .

DAC(270)는 디지털 업 컨버터(240)로부터 출력된 디지털 데이터인 RF 대역의 송신 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 RF 대역의 송신 신호를 출력할 수 있다.The DAC 270 may convert RF band transmission data that is digital data output from the digital up-converter 240 into an analog signal to output a RF band transmission signal.

HPA(300)는 DAC(270)로부터 출력된 RF 대역의 송신 신호를 목적지까지 전송할 수 있도록 전력을 증폭하여 서큘레이터(500)를 거쳐 안테나(600)를 통해 출력할 수 있다.The HPA 300 may amplify the power to transmit the RF band transmission signal output from the DAC 270 to the destination, and may output it through the antenna 600 through the circulator 500 .

이와 같이 실시예에서는 신호를 송신하는 경우 디지털 방식으로 기저대역의 디지털 데이터를 RF 대역의 디지털 데이터로 변환한 후 아날로그 신호로 변환하게 된다. 즉, 실시예에 따른 SAR 시스템에서는 변조 기능과 주파수 변환 기능을 디지털 방식으로 처리함으로써, 송신 신호의 손실 및 불균형 특성을 개선할 수 있다.As described above, in the embodiment, when transmitting a signal, digital data of a baseband is converted into digital data of an RF band in a digital manner, and then converted into an analog signal. That is, in the SAR system according to the embodiment, loss and imbalance characteristics of a transmission signal can be improved by digitally processing the modulation function and the frequency conversion function.

신호를 수신하는 수신 장치의 경우, LNA(400)는 안테나(600)를 통해 수신된 RF 대역의 수신 신호를 서큘레이터(500)를 거쳐 제공받고, 제공받은 RF 대역의 수신 신호로부터 잡음을 최소화하여 전력을 증폭할 수 있다.In the case of a receiving device that receives a signal, the LNA 400 receives a received signal in the RF band received through the antenna 600 through the circulator 500, and minimizes noise from the received signal in the RF band. power can be amplified.

ADC(280)는 LNA(400)로부터 출력된 아날로그 신호인 RF 대역의 수신 신호를 디지털 데이터로 변환하여 RF 대역의 수신 데이터를 출력할 수 있다.The ADC 280 may convert a reception signal of an RF band, which is an analog signal output from the LNA 400 , into digital data to output reception data of the RF band.

디지털 다운 컨버터(250)는 ADC(280)로부터 출력된 RF 대역의 수신 데이터와 소정의 디지털 클럭을 이용하여 IF 대역의 수신 데이터로 하향 변환하여 출력할 수 있다.The digital down converter 250 may down-convert and output the received data of the IF band using the RF band received data output from the ADC 280 and a predetermined digital clock.

변환된 IF 대역의 수신 데이터는 IF 대역의 디지털 데이터 I와 Q로 분리될 수 있다. The converted received data of the IF band may be divided into digital data I and Q of the IF band.

디지털 IQ 복조기(220)는 디지털 다운 컨버터(250)로부터 출력된 IF 대역의 디지털 데이터 I와 Q를 기저대역의 디지털 데이터 I와 Q로 복조하여 신호 처리부(100)로 출력할 수 있다.The digital IQ demodulator 220 may demodulate the digital data I and Q of the IF band output from the digital down converter 250 into digital data I and Q of the baseband and output the demodulated data to the signal processing unit 100 .

도 7을 참조하면, 실시예에 따른 디지털 IQ 복조기(220)는 I 채널 믹서(mixer)(221), Q 채널 믹서(222), 위상 변환기(223)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the digital IQ demodulator 220 according to the embodiment may include an I channel mixer 221 , a Q channel mixer 222 , and a phase converter 223 .

I 채널 믹서(221)는 디지털 다운 컨버터(420)로부터 IF 대역의 디지털 데이터 I와 디지털 클럭을 이용하여 기저대역의 디지털 데이터 I로 변환하여 출력할 수 있다.The I-channel mixer 221 may convert the digital data I of the IF band and the digital clock from the digital down converter 420 into digital data I of the baseband and output the converted data.

Q 채널 믹서(222)는 디지털 다운 컨버터(420)로부터 IF 대역의 디지털 데이터 Q와 미리 정해진 위상이 변환된 디지털 클럭을 이용하여 기저대역의 디지털 데이터 I로 변환하여 출력할 수 있다.The Q channel mixer 222 may convert the digital data Q of the IF band and the digital clock in which a predetermined phase is converted from the digital down converter 420 into digital data I of the baseband and output the converted digital data I.

제2 디지털 클럭부(260)는 IF 대역의 신호를 기저대역의 신호로 변환하기 위해 디지털 클럭을 I 채널 믹서(221)와 Q 채널 믹서(222)에 제공할 수 있다. 이때, 제2 디지털 클럭부(260)는 디지털 데이터 I와 Q가 90도의 위상 차이를 갖도록 디지털 클럭을 Q 채널 믹서(222)에 직접 제공하지 않고 위상 변환기(223)를 통해 제공할 수 있다.The second digital clock unit 260 may provide a digital clock to the I-channel mixer 221 and the Q-channel mixer 222 to convert the IF band signal into a baseband signal. In this case, the second digital clock unit 260 may provide the digital clock through the phase converter 223 instead of directly providing the digital clock to the Q channel mixer 222 so that the digital data I and Q have a phase difference of 90 degrees.

위상 변환기(223)는 제2 디지털 클럭부(260)로부터 제공받은 디지털 클럭이 디지털 데이터 I와 Q가 90도의 위상 차이를 갖도록 위상을 변환하여 출력할 수 있다. 위상 변환기(223)는 위상이 90도 변환된 디지털 클럭을 Q 채널 믹서(222)에 제공할 수 있다.The phase converter 223 may convert the phase of the digital clock provided from the second digital clock unit 260 so that the digital data I and Q have a phase difference of 90 degrees and output the same. The phase converter 223 may provide the digital clock whose phase is changed by 90 degrees to the Q channel mixer 222 .

여기서 위상 변환기(223)는 Q 채널 믹서(222)와 연결되어 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 I 채널 믹서(221)와 Q 채널 믹서(222)에 모두 연결될 수도 있다.Here, the phase shifter 223 is connected to the Q channel mixer 222 , but is not limited thereto, and may be connected to both the I channel mixer 221 and the Q channel mixer 222 .

도 8은 신호 처리 기능별 IP가 집적화된 FPGA SoC를 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating an FPGA SoC in which IP for each signal processing function is integrated.

도 8을 참조하면, 실시예에 따른 신호 처리부는 첩 생성을 위한 파형 데이터(waveform data)의 생성, 수신 데이터의 처리, 동기 타이밍 신호의 생성, 송수신 디지털 데이터의 고속 전송 기능을 IP(Intellectual Property)로 구현하여 FPGA로 집적화하여 FPGA SoC를 구현할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the signal processing unit according to the embodiment performs generation of waveform data for chirp generation, processing of received data, generation of a synchronous timing signal, and high-speed transmission of transmitted/received digital data to IP (Intellectual Property) It can be implemented as an FPGA and integrated into an FPGA to implement an FPGA SoC.

예컨대, 실시예에 따른 신호 처리부는 제어 클럭을 생성하거나 데이터를 전송하거나 저장하는 기능 등의 데이터 처리 과정에서 사용하는 공통 기능, 송신 첩 생성 기능, 수신 데이터 처리 기능, 타이밍 생성 기능을 IP로 구현하여 FPGA로 집적화할 수 있다.For example, the signal processing unit according to the embodiment implements a common function used in a data processing process such as a function of generating a control clock or transmitting or storing data, a transmission chirp generation function, a reception data processing function, and a timing generation function in IP. It can be integrated into an FPGA.

여기서, IP는 FPGA를 만들 때 사용될 수 있는 논리 회로 블록을 의미할 수 있다.Here, IP may mean a logic circuit block that can be used when making an FPGA.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SoC 기술 기반의 SAR 시스템을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating a SAR system based on SoC technology according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 SAR 시스템은 주요 기능을 SoC로 분산하여 집적화하여 FPGA SoC(100), 트랜시버 SoC(200), HPA(300), LNA(400), 서큘레이터(500), 안테나(600)로 구현함으로써 SAR 디지털 처리 장치를 소형화할 수 있다.Referring to FIG. 9, the SAR system according to an embodiment of the present invention distributes and integrates major functions into SoC, so that FPGA SoC (100), transceiver SoC (200), HPA (300), LNA (400), circulator ( 500) and the antenna 600, the SAR digital processing device can be miniaturized.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.The term '~ unit' used in this embodiment means software or hardware components such as field-programmable gate array (FPGA) or ASIC, and '~ unit' performs certain roles. However, '-part' is not limited to software or hardware. '~' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors. Accordingly, as an example, '~' indicates components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and '~ units' may be combined into a smaller number of components and '~ units' or further separated into additional components and '~ units'. In addition, components and '~ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or secure multimedia card.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as described in the claims below. You will understand that it can be done.

100: 신호 처리부
200: 트랜시버
210: 디지털 IQ 변조기
220: 디지털 IQ 복조기
230: 제1 디지털 클럭부
240: 디지털 업 컨버터
250: 디지털 다운 컨버터
260: 제2 디지털 클럭부
270: DAC
280: ADC
300: HPA
400: LNA
500: 서큘레이터
600: 안테나
100: signal processing unit
200: transceiver
210: digital IQ modulator
220: digital IQ demodulator
230: first digital clock unit
240: digital up-converter
250: digital down converter
260: second digital clock unit
270: DAC
280: ADC
300: HPA
400: LNA
500: circulator
600: antenna

Claims (4)

미리 정해진 다수의 기능을 각 IP(Intellectual Property)로 구현하여 FPGA로 집적화한 신호 처리부; 및
상기 신호 처리부로부터 생성된 기저대역의 디지털 데이터를 IF 대역의 디지털 데이터로 변조하는 디지털 IQ 변조기와 상기 IF 대역의 디지털 데이터를 RF 대역의 송신 데이터로 상향 변환하는 디지털 업 컨버터, 수신된 RF 대역의 수신 데이터를 IF 대역의 디지털 데이터로 하향 변환하는 디지털 다운 컨버터와 상기 IF 대역의 디지털 데이터를 기저대역의 디지털 데이터로 복조하여 상기 신호 처리부로 출력하는 디지털 IQ 복조기로 이루어진 트랜시버 SoC(System on Chip)를 포함하는, SAR 시스템.
a signal processing unit integrating a plurality of predetermined functions into an FPGA by implementing each IP (Intellectual Property); and
A digital IQ modulator for modulating the baseband digital data generated from the signal processing unit into IF band digital data, a digital upconverter for up-converting the IF band digital data into RF band transmission data, and reception of the received RF band Transceiver SoC (System on Chip) comprising a digital down converter that down-converts data into IF band digital data and a digital IQ demodulator that demodulates the IF band digital data into baseband digital data and outputs it to the signal processing unit which, SAR system.
제1항에 있어서,
상기 다수의 기능은,
데이터 처리 과정에서 공통으로 사용하는 기능, 송신 첩을 생성하는 기능, 수신 데이터를 처리하는 기능, 타이밍 신호를 생성하는 기능을 포함하는, SAR 시스템.
According to claim 1,
The plurality of functions are
A SAR system comprising a function commonly used in a data processing process, a function for generating a transmission chirp, a function for processing received data, and a function for generating a timing signal.
제1항에 있어서,
상기 트랜시버 SoC는,
상기 상향 변환된 RF 대역의 송신 데이터를 아날로그 신호인 RF 대역의 송신 신호로 변환하여 안테나를 통해 출력하는 DAC와 상기 안테나를 통해 수신된 RF 대역의 수신 신호를 디지털 데이터인 RF 대역의 수신 데이터로 변환하여 상기 디지털 다운 컨버터에 제공하는 ADC를 더 포함하는, SAR 시스템.
According to claim 1,
The transceiver SoC,
A DAC that converts the up-converted RF band transmission data into an analog RF band transmission signal and outputs it through an antenna, and converts the RF band reception signal received through the antenna into digital data, which is RF band reception data Further comprising an ADC to provide to the digital down-converter, SAR system.
제1항에 있어서,
상기 트랜시버 SoC는,
상기 디지털 IQ 변조기와 상기 디지털 IQ 복조기에 제1 디지털 클럭을 제공하는 제1 디지털 클럭부와 상기 디지털 업 컨버터와 상기 디지털 다운 컨버터에 제2 디지털 클럭을 제공하는 제2 디지털 클럭부를 더 포함하는, SAR 시스템.
According to claim 1,
The transceiver SoC,
The SAR further comprising: a first digital clock unit providing a first digital clock to the digital IQ modulator and the digital IQ demodulator; and a second digital clock unit providing a second digital clock to the digital up-converter and the digital down-converter system.
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