KR20230037843A - An ultra high resolution radar device using a delay-locked loop - Google Patents

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Abstract

The present invention provides an ultrahigh-resolution radar device using a delay-locked loop. The device comprises: a reference clock generator generating a reference clock having a prescribed period; and a pulse radar device receiving the reference clock to control transmission timing to output a radar transmission signal, and receiving an echo signal reflected from the target to control reception timing to receive a radar reception signal. The resolution of the pulse radar device is inversely proportional to the number of delay cells individually controlling the transmission timing and the reception timing. According to the present invention, radar resolution can be markedly improved by freely changing the level of a time delay between a transmission clock signal and a reception clock signal in a pulse radar system.

Description

지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치{An ultra high resolution radar device using a delay-locked loop}An ultra high resolution radar device using a delay-locked loop}

본 발명은 펄스 레이더 장치에 관한 것으로서, 특히 송신 클록 신호 및 수신 클록 신호의 시간 지연을 서로 독립적인 지연 동기화 루프를 통해 자유롭게 가변하여, 레이더 해상도를 향상시킬 수 있는 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a pulse radar device, and more particularly, a super-resolution radar device using a delay synchronization loop capable of improving radar resolution by freely varying time delays of a transmission clock signal and a reception clock signal through independent delay synchronization loops. It is about.

일반적으로, 레이더 장치는 전파를 송신하고 반사파를 수신할 수 있는 장치로서, 전파를 송신한 시각부터 반사파를 수신한 시각까지의 시간을 측정할 수 있다. In general, a radar device is a device capable of transmitting radio waves and receiving reflected waves, and can measure the time from the time the radio waves are transmitted to the time the reflected waves are received.

레이더 장치는 측정된 시간에 기초하여, 송신된 전파를 반사시킨 물체의 방향과 위치를 감지할 수 있고, 사용되는 전파는 수 MHz에서 수십 GHz 대역의 신호가 될 수 있다.The radar device may detect the direction and position of an object that reflects the transmitted radio wave based on the measured time, and the radio wave used may be a signal in a band of several MHz to several tens of GHz.

레이더 장치의 종류에는 펄스 레이더 장치 및 연속파 레이더 장치가 있다. 펄스 레이더 장치는 송신 펄스 신호를 반복적으로 송신하고, 물체에 의해 반사된 에코 신호(echo signal)를 수신한다.Types of radar devices include pulse radar devices and continuous wave radar devices. The pulse radar device repeatedly transmits a transmission pulse signal and receives an echo signal reflected by an object.

즉, 펄스 레이더 장치는 목표물(Target)을 찾을 수 있는 레인지(Range)에서 송신 펄스 신호가 목표물에 반사되어 돌아오는 에코 신호를 수신하여 목표물의 정보를 획득한다. That is, the pulse radar device acquires target information by receiving an echo signal returned by reflection of a transmission pulse signal on a target in a range in which a target can be found.

레인지 게이팅(Range Gating) 방식의 펄스 레이더 장치는, 레이더의 수신기에 지연 소자를 구비하여 지연을 가변함으로써 특정 레인지의 반사 신호를 수신할 수 있다. A range gating type pulse radar device may receive a reflected signal in a specific range by providing a delay element in a radar receiver and varying a delay.

한편, 지연 동기화 루프(Delay-Locked Loop, DLL)는 컴퓨터나 스마트폰에 들어가는 거의 모든 칩에서 이용되는 구성요소 중 하나이다. On the other hand, a delay-locked loop (DLL) is one of the components used in almost all chips included in computers and smartphones.

우리가 원하는 클럭 신호를 최초 발생 지점부터 원거리에 있는 곳의 블럭까지 보내다보면 신호를 수신하는 곳에서는 클럭의 하이/로우 레벨이 발생하는 시간이 최초 지점과 다르게 된다.When we send a desired clock signal from the first generation point to a block located far away, the time at which the high/low level of the clock occurs is different from the first point at the receiving point.

또한, 길이가 긴 상호 연결(interconnect)의 저항에 의해 세기가 약해지는 것을 막기 위해 군데군데 버퍼를 설치하기 때문에 버퍼에 의한 추가적인 지연이 발생하여, 기준 클럭과 실제 칩에 도달한 클럭의 상승 이벤트 시간(rising event timing)의 차이가 심해질 수 있다. In addition, since buffers are installed here and there to prevent the strength from being weakened by the resistance of a long interconnect, additional delay is generated by the buffer, which increases the time between the reference clock and the rising event of the clock that actually arrives on the chip. (rising event timing) difference can be severe.

동기화 시스템(Synchronous system)에서는 칩 내부에서 모든 회로가 한 클럭마다 신호가 움직여야 하며, 이 시간이 틀어지면 준 안정성(metastability) 등의 문제가 발생할 수 있다. In a synchronous system, all circuits inside a chip must move a signal every one clock, and if this time is out of sync, problems such as metastability may occur.

이 때, 기준 클럭과 칩에 도달한 실제 클럭(output clock)의 위상 차이(phase difference)를 줄여주는 블럭이 바로 지연 동기화 루프이다.At this time, a block that reduces the phase difference between the reference clock and the actual clock (output clock) arriving at the chip is the delay synchronization loop.

이와 같이, 길이가 긴 상호 연결과 중간 중간의 버퍼로 인해 원하는 시간보다 늦게 상승하는 클럭을 원래의 기준 클럭과 같은 시간에 상승시키는 방법은 클럭을 더 지연시키는 방법이 있다. In this way, there is a method of further delaying the clock as a method of increasing the clock, which rises later than the desired time due to the long interconnection and intermediate buffers, at the same time as the original reference clock.

지연된 클럭을 2pi만큼 뒤로 지연시키면 한 주기만큼 지연되어 결과적으로 똑같은 시간에 상승 이벤트가 발생하게 된다. Delaying the deferred clock back by 2pi results in a delay of one cycle, resulting in a rising event occurring at the same time.

따라서, 지연 동기화 루프는 요구되는 만큼의 시간 지연을 생성하는 네가티브 피드백 회로(negative feedback circuit)의 기능을 수행한다.Thus, the delay synchronization loop functions as a negative feedback circuit that creates the required amount of time delay.

등록특허공보 US 11067678 B2 (2021.07.20)Registered Patent Publication US 11067678 B2 (2021.07.20)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기준 클럭을 인가받아 개별적인 지연 동기화 루프를 이용해 송신 타이밍 및 수신 타이밍을 독립적으로 제어함으로써, 수신 지연 신호와 송신 지연 신호 간의 시간차를 단축시켜 펄스 레이더 장치의 해상도를 향상시키는 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치를 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is to receive a reference clock and independently control the transmission timing and the reception timing using an individual delay synchronization loop, thereby reducing the time difference between the reception delay signal and the transmission delay signal to improve the resolution of the pulse radar device It is to provide a super high-resolution radar device using a delay synchronization loop.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치는 일정한 주기를 가지는 기준 클럭을 발생하는 기준 클럭 발생기; 및 상기 기준 클럭을 인가받아 송신 타이밍을 제어하여 레이더 송신 신호를 출력하고, 타겟에서 반사되는 에코 신호를 인가받아 수신 타이밍을 제어하여 레이더 수신 신호를 수신하는 펄스 레이더 장치; 를 포함하고, 상기 펄스 레이더 장치의 해상도는 상기 송신 타이밍 및 상기 수신 타이밍을 개별적으로 제어하는 지연 셀의 개수에 반비례하는 것을 특징으로 한다.An ultra-high resolution radar device using a delay synchronization loop according to an aspect of the present invention for solving the above problems includes a reference clock generator for generating a reference clock having a constant period; and a pulse radar device receiving the reference clock to control transmission timing to output a radar transmission signal, and receiving an echo signal reflected from a target to receive a radar reception signal by controlling reception timing. It is characterized in that the resolution of the pulse radar device is in inverse proportion to the number of delay cells individually controlling the transmission timing and the reception timing.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치의 상기 펄스 레이더 장치는 상기 기준 클럭을 인가받아, 상기 송신 타이밍이 제어된 송신 트리거링 신호를 출력하는 송신 지연 동기화 루프; 상기 기준 클럭을 인가받아, 상기 수신 타이밍이 제어된 수신 샘플링 클럭을 출력하는 수신 지연 동기화 루프; 상기 송신 타이밍을 제어하는 제1 선택 신호 및 상기 수신 타이밍을 제어하는 제2 선택 신호를 출력하는 제어부; 상기 송신 트리거링 신호를 인가받아, 송신 안테나를 통하여 상기 레이더 송신 신호를 출력하는 송신기; 및 상기 수신 샘플링 클럭에 응답하여 상기 에코 신호를 수신 안테나를 통하여 상기 레이더 수신 신호를 수신하는 수신기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The pulse radar device of the ultra-high-resolution radar device using the delay synchronization loop according to an aspect of the present invention for solving the above problems receives the reference clock and outputs a transmission triggering signal having the transmission timing controlled. synchronization loop; a reception delay synchronization loop receiving the reference clock and outputting a reception sampling clock having the reception timing controlled; a control unit outputting a first selection signal for controlling the transmission timing and a second selection signal for controlling the reception timing; a transmitter receiving the transmission triggering signal and outputting the radar transmission signal through a transmission antenna; and a receiver configured to receive the radar reception signal through a reception antenna in response to the reception sampling clock. It is characterized in that it includes.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치의 상기 송신 지연 동기화 루프는 상기 기준 클럭을 인가받고 복수개의 송신 지연 신호를 인가받아 각각 위상차를 감지하여 제1 위상 감지 신호를 출력하는 제1 위상 감지부; 상기 제1 위상 감지 신호를 인가받아 신호의 지연을 조절하는 제1 위상 제어 전압을 출력하는 제1 전하 펌프; 상기 제1 위상 제어 전압을 인가받아 노이즈를 제거하여 제1 루프 필터링 신호를 출력하는 제1 필터부; N개의 지연 셀을 구비하고, 상기 제1 루프 필터링 신호에 응답하여 1 내지 N개의 지연 셀마다 통과한 상기 복수개의 송신 지연 신호를 생성하여, 상기 제1 위상 감지부로 피드백하는 송신 지연부; 및 상기 복수개의 송신 지연 신호를 인가받아 상기 제1 선택 신호(β)에 응답하여 N X 1 멀티플렉싱해서 β번 째의 송신 트리거링 신호를 출력하는 제1 멀티플렉서; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The transmission delay synchronization loop of the ultra-high resolution radar apparatus using the delay synchronization loop according to an aspect of the present invention for solving the above problems receives the reference clock, receives a plurality of transmission delay signals, and detects a phase difference, respectively. a first phase detection unit outputting a 1 phase detection signal; a first charge pump receiving the first phase detection signal and outputting a first phase control voltage controlling a delay of the signal; a first filter unit configured to receive the first phase control voltage, remove noise, and output a first loop-filtered signal; a transmission delay unit having N delay cells, generating the plurality of transmission delay signals passing through every 1 to N delay cells in response to the first loop filtering signal, and feeding back the plurality of transmission delay signals to the first phase detection unit; and a first multiplexer configured to receive the plurality of transmission delay signals and perform multiplexing by N X 1 in response to the first selection signal β to output a β-th transmission triggering signal; It is characterized in that it includes.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치의 상기 수신 지연 동기화 루프는 상기 기준 클럭을 인가받고 복수개의 수신 지연 신호를 인가받아 각각 위상차를 감지하여 제2 위상 감지 신호를 출력하는 제2 위상 감지부; 상기 제2 위상 감지 신호를 인가받아 신호의 지연을 조절하는 제2 위상 제어 전압을 출력하는 제2 전하 펌프; 상기 제2 위상 제어 전압을 인가받아 노이즈를 제거하여 제2 루프 필터링 신호를 출력하는 제2 필터부; N-1개의 지연 셀을 구비하고, 상기 제2 루프 필터링 신호에 응답하여 1 내지 N-1개의 지연 셀마다 통과한 상기 복수개의 수신 지연 신호를 생성하여, 상기 제2 위상 감지부로 피드백하는 수신 지연부; 및 상기 복수개의 수신 지연 신호를 인가받아 상기 제2 선택 신호(α)에 응답하여 N X 1 멀티플렉싱해서 α번 째의 수신 샘플링 클럭을 출력하는 제2 멀티플렉서; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The reception delay synchronization loop of the ultra-high resolution radar apparatus using the delay synchronization loop according to an aspect of the present invention for solving the above problems receives the reference clock, receives a plurality of reception delay signals, and detects a phase difference, respectively. a second phase detection unit outputting 2 phase detection signals; a second charge pump receiving the second phase detection signal and outputting a second phase control voltage controlling a delay of the signal; a second filter unit configured to receive the second phase control voltage, remove noise, and output a second loop filtering signal; A reception delay having N-1 delay cells, generating the plurality of reception delay signals passing through every 1 to N-1 delay cells in response to the second loop filtering signal, and feeding them back to the second phase detector. wealth; and a second multiplexer configured to receive the plurality of reception delay signals and multiplex Nx1 in response to the second selection signal α to output an α-th reception sampling clock. It is characterized in that it includes.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치의 상기 제어부는 상기 제1 선택 신호(β) 및 상기 제2 선택 신호(α)의 크기에 따라 β 번 째의 송신 트리거링 신호와 α번 째의 수신 샘플링 클럭의 지연 차이에 의한 시간차(t)를 산출하는 것을 특징으로 한다.The control unit of the ultra-high resolution radar device using a delay synchronization loop according to an aspect of the present invention for solving the above problems is β times according to the magnitudes of the first selection signal (β) and the second selection signal (α). It is characterized in that the time difference (t) is calculated by the delay difference between the th transmission triggering signal and the α th reception sampling clock.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치의 상기 시간차(t)는, α ≥ β 인 경우에 하기의 수학식 1과 같이 표현되고, [수학식 1]

Figure pat00001
T는 상기 펄스 레이더 장치의 송신 주기, N은 상기 송신 지연부 내 지연 셀의 개수, N-1은 상기 수신 지연부 내 지연 셀의 개수인 것을 특징으로 한다.The time difference (t) of the ultra-high resolution radar device using the delay synchronization loop according to an aspect of the present invention for solving the above problems is expressed as in Equation 1 below when α ≥ β, [Equation 1] One]
Figure pat00001
T is the transmission period of the pulse radar device, N is the number of delay cells in the transmission delay unit, and N-1 is the number of delay cells in the reception delay unit.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치의 상기 시간차(t)는, α < β 인 경우에 하기의 수학식 2와 같이 표현되고, [수학식 2]

Figure pat00002
T는 상기 펄스 레이더 장치의 송신 주기, N은 상기 송신 지연부 내 지연 셀의 개수, N-1은 상기 수신 지연부 내 지연 셀의 개수인 것을 특징으로 한다.The time difference (t) of the ultra-high resolution radar device using the delay synchronization loop according to an aspect of the present invention for solving the above problems is expressed as in Equation 2 below when α < β, [Equation 2] 2]
Figure pat00002
T is the transmission period of the pulse radar device, N is the number of delay cells in the transmission delay unit, and N-1 is the number of delay cells in the reception delay unit.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치의 상기 시간차(t)는, 상기 기준 클럭의 상기 일정한 주기의 1/6 미만으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.The time difference (t) of the ultra-high-resolution radar device using the delay synchronization loop according to one aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem is characterized in that it can be set to less than 1/6 of the constant period of the reference clock do.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치의 상기 펄스 레이더 장치의 해상도는 하기의 수학식 3과 같이 표현되고, [수학식 3]

Figure pat00003
T는 상기 펄스 레이더 장치의 송신 주기, N은 상기 송신 지연부 내 지연 셀의 개수, N-1은 상기 수신 지연부 내 지연 셀의 개수인 것을 특징으로 한다.[Equation 3]
Figure pat00003
T is the transmission period of the pulse radar device, N is the number of delay cells in the transmission delay unit, and N-1 is the number of delay cells in the reception delay unit.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치의 상기 제어부는 상기 송신 트리거링 신호의 개수 및 상기 수신 샘플링 클럭의 개수가 상기 기준 클럭의 상기 일정한 주기를 기초로 하여 상이하게 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problem, the control unit of the super high resolution radar device using a delay synchronization loop according to an aspect of the present invention determines the number of transmission triggering signals and the number of reception sampling clocks based on the constant period of the reference clock. It is characterized in that it is controlled so that it is different.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 의할 경우, 펄스 레이더 시스템에서 송신 클록 신호와 수신 클록 신호 사이의 시간 지연의 크기를 자유롭게 가변하여, 레이더 해상도를 현저하게 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the size of the time delay between the transmission clock signal and the reception clock signal can be freely varied in the pulse radar system, thereby significantly improving radar resolution.

또한, 다중 송신 클록 신호들 간의 시간 지연, 다중 수신 클록 신호들 간의 시간 지연, 송신 클록 신호와 수신 클록 신호의 시간 지연 중 적어도 하나의 크기를 제어하여 수신 신호의 신호대 잡음비를 증가시키고, 펄스 레이더 시스템에서 신호의 송수신 시간이 틀어짐으로 인해 발생할 수 있는 준 안정성 문제를 방지할 수 있다. In addition, the signal-to-noise ratio of the received signal is increased by controlling the magnitude of at least one of a time delay between multiple transmission clock signals, a time delay between multiple reception clock signals, and a time delay between a transmission clock signal and a reception clock signal, and a pulse radar system. It is possible to prevent a metastability problem that may occur due to a shift in the transmission/reception time of a signal.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치를 포함한 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 펄스 레이더 장치(100)의 내부 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 송신 지연 동기화 루프(110)의 내부 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 수신 지연 동기화 루프(120)의 내부 블록도이다.
1 is a schematic configuration diagram of a system including a super-resolution radar device using a delay synchronization loop according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal block diagram of the pulse radar device 100 shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is an internal block diagram of the transmit delay synchronization loop 110 shown in FIG. 2 .
FIG. 4 is an internal block diagram of receive delay synchronization loop 120 shown in FIG.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and are common in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person skilled in the art of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the recited elements. Like reference numerals throughout the specification refer to like elements, and “and/or” includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first element mentioned below may also be the second element within the technical spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.The spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe a component's correlation with other components. Spatially relative terms should be understood as including different orientations of elements in use or operation in addition to the orientations shown in the drawings. For example, if you flip a component that is shown in a drawing, a component described as "below" or "beneath" another component will be placed "above" the other component. can Thus, the exemplary term “below” may include directions of both below and above. Components may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치를 포함한 시스템의 개략적인 구성도로서, 기준 클럭 발생기(50), 펄스 레이더 장치(100) 및 타겟(200)을 포함한다. 1 is a schematic configuration diagram of a system including a super high resolution radar device using a delay synchronization loop according to an embodiment of the present invention, including a reference clock generator 50, a pulse radar device 100 and a target 200 do.

도 2는 도 1에 도시된 펄스 레이더 장치(100)의 내부 블록도로서, 송신 지연 동기화 루프(110), 수신 지연 동기화 루프(120), 제어부(130), 송신기(140) 및 수신기(150)를 포함한다. 2 is an internal block diagram of the pulse radar device 100 shown in FIG. 1, including a transmission delay synchronization loop 110, a reception delay synchronization loop 120, a control unit 130, a transmitter 140 and a receiver 150 includes

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이더 장치(100)의 각 구성요소들의 기능을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. The function of each component of the pulse radar device 100 according to an embodiment of the present invention will be schematically described with reference to FIGS. 1 and 2 .

기준 클럭 발생기(50)는 일정한 주기를 가지는 기준 클럭을 발생한다.The reference clock generator 50 generates a reference clock having a constant cycle.

펄스 레이더 장치(100)는 기준 클럭 발생기(50)로부터 기준 클럭을 인가받아 송신 타이밍을 제어하여 레이더 송신 신호를 출력하고, 타겟(200)에서 반사되는 에코 신호를 인가받아 수신 타이밍을 제어하여 레이더 수신 신호를 수신한다. The pulse radar device 100 receives the reference clock from the reference clock generator 50, controls the transmission timing to output a radar transmission signal, receives the echo signal reflected from the target 200, and controls the reception timing to receive the radar. receive a signal

이때, 펄스 레이더 장치(100)의 송신 타이밍 및 수신 타이밍을 개별적으로 제어하는 지연 셀의 개수에 반비례한다.At this time, the transmission timing and the reception timing of the pulse radar device 100 are in inverse proportion to the number of delay cells individually controlling.

송신 지연 동기화 루프(110)는 기준 클럭 발생기(50)로부터 기준 클럭을 인가받아, 송신 타이밍이 제어된 송신 트리거링 신호를 출력한다.The transmission delay synchronization loop 110 receives a reference clock from the reference clock generator 50 and outputs a transmission triggering signal having a controlled transmission timing.

수신 지연 동기화 루프(120)는 기준 클럭을 인가받아, 수신 타이밍이 제어된 수신 샘플링 클럭을 출력한다. The reception delay synchronization loop 120 receives a reference clock and outputs a reception sampling clock whose reception timing is controlled.

제어부(130)는 송신 타이밍을 제어하는 제1 선택 신호 및 수신 타이밍을 제어하는 제2 선택 신호를 출력한다. The controller 130 outputs a first selection signal for controlling transmission timing and a second selection signal for controlling reception timing.

송신기(140)는 송신 트리거링 신호를 인가받아, 송신 안테나를 통하여 레이더 송신 신호를 출력한다. The transmitter 140 receives the transmission triggering signal and outputs a radar transmission signal through a transmission antenna.

수신기(150)는 수신 샘플링 클럭에 응답하여 타겟(200)에서 반사되는 에코 신호를 수신 안테나를 통해 레이더 수신 신호를 수신한다.The receiver 150 receives an echo signal reflected from the target 200 as a radar reception signal through a reception antenna in response to the reception sampling clock.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다. The operation of the ultra-high resolution radar device using the delay synchronization loop according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4 .

기준 클럭 발생기(50)는 일정한 주기를 가지는 기준 클럭을 발생한다.The reference clock generator 50 generates a reference clock having a constant cycle.

펄스 레이더 장치(100)는 기준 클럭 발생기(50)로부터 기준 클럭을 인가받아, 송신 지연 동기화 루프(110)를 통해 송신 타이밍을 제어하여 레이더 송신 신호를 출력한다.The pulse radar device 100 receives a reference clock from the reference clock generator 50, controls transmission timing through a transmission delay synchronization loop 110, and outputs a radar transmission signal.

즉, 펄스 레이더 장치(100) 내 송신 지연 동기화 루프(110)는 기준 클럭을 인가받아, 제어부(130)의 제1 선택 신호(β)에 응답하여 송신 타이밍이 제어된 송신 트리거링 신호를 출력한다.That is, the transmission delay synchronization loop 110 in the pulse radar device 100 receives the reference clock and outputs a transmission triggering signal having a controlled transmission timing in response to the first selection signal β of the controller 130.

또한, 수신 지연 동기화 루프(120)는 기준 클럭을 인가받아, 제어부(130)의 제2 선택 신호(α)에 응답하여 수신 타이밍이 제어된 수신 샘플링 클럭을 출력한다.In addition, the reception delay synchronization loop 120 receives the reference clock and outputs a reception sampling clock whose reception timing is controlled in response to the second selection signal α of the control unit 130 .

송신기(140)는 송신 지연 동기화 루프(110)로부터 송신 트리거링 신호를 인가받아, 송신 안테나(Tx ANT)를 통하여 레이더 송신 신호를 출력한다.The transmitter 140 receives the transmission triggering signal from the transmission delay synchronization loop 110 and outputs a radar transmission signal through the transmission antenna Tx ANT.

펄스 레이더 장치(100)로부터 일정 거리만큼 떨어져 있는 타겟(200)은 펄스 레이더 장치(100)로부터 출력된 레이더 송신 신호를 인가받아 반사하여 에코 신호를 발생시킨다.The target 200 spaced apart from the pulse radar device 100 by a predetermined distance receives and reflects the radar transmission signal output from the pulse radar device 100 to generate an echo signal.

펄스 레이더 장치(100)는 타겟(200)으로부터 반사된 레이더 송신 신호가 일정 시간 지연된 레이더 송신 신호를 인가받아, 송신 지연 동기화 루프(110)와 지연 셀의 개수가 다른 독립적인 수신 지연 동기화 루프(120)를 통해 수신 타이밍을 제어하여 초 고해상도의 레이더 수신 신호를 수신하게 한다.The pulse radar device 100 receives a radar transmission signal in which the radar transmission signal reflected from the target 200 is delayed by a predetermined time, and has a transmission delay synchronization loop 110 and an independent reception delay synchronization loop 120 having a different number of delay cells. ) to control the reception timing to receive a super-high resolution radar reception signal.

즉, 수신기(150)는 수신 지연 동기화 루프(120)에서 출력된 수신 샘플링 클럭에 응답하여 타겟(200)에서 발생된 에코 신호를 수신 안테나(Rx ANT)를 통하여 수신 지연 신호와 송신 지연 신호 간의 시간차가 현저하게 단축된 초 고해상도의 레이더 수신 신호를 수신한다.That is, the receiver 150 transmits the echo signal generated from the target 200 in response to the reception sampling clock output from the reception delay synchronization loop 120 through the reception antenna Rx ANT to generate a time difference between the reception delay signal and the transmission delay signal. Receives a very high-resolution radar reception signal with significantly shortened .

이때, 일정 거리는 다음의 수학식 1에 의해 산출된다.At this time, the predetermined distance is calculated by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

여기에서, C는 광속이고, t는 송신 안테나에서 출력된 레이더 송신 신호와 수신 안테나에서 수신되는 레이더 수신 신호의 시간차를 나타낸다.Here, C is the speed of light, and t represents the time difference between the radar transmission signal output from the transmission antenna and the radar reception signal received from the reception antenna.

도 3은 도 2에 도시된 송신 지연 동기화 루프(110)의 내부 블록도로서, 제1 위상 감지부(111), 제1 전하 펌프(112), 제1 필터부(113), 송신 지연부(114) 및 제1 멀티플렉서(115)를 포함한다.FIG. 3 is an internal block diagram of the transmission delay synchronization loop 110 shown in FIG. 2, including a first phase detection unit 111, a first charge pump 112, a first filter unit 113, 114) and a first multiplexer 115.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치 내 송신 지연 동기화 루프(110)의 부분 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다. A partial operation of the transmission delay synchronization loop 110 in the radar device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3 .

제1 위상 감지부(111)는 기준 클럭 발생기(50)로부터 기준 클럭을 인가받고 송신 지연부(114)로부터 복수개의 송신 지연 신호를 인가받아 각각 위상차를 감지하여 제1 위상 감지 신호를 출력한다.The first phase detection unit 111 receives a reference clock from the reference clock generator 50 and receives a plurality of transmission delay signals from the transmission delay unit 114, detects a phase difference, and outputs a first phase detection signal.

제1 전하 펌프(112)는 제1 위상 감지부(111)로부터 제1 위상 감지 신호를 인가받아 신호의 지연을 조절하는 제1 위상 제어 전압을 출력한다.The first charge pump 112 receives the first phase detection signal from the first phase detection unit 111 and outputs a first phase control voltage for adjusting the delay of the signal.

제1 필터부(113)는 제1 전하 펌프(112)로부터 제1 위상 제어 전압을 인가받아 노이즈를 제거하여 제1 루프 필터링 신호를 출력한다.The first filter unit 113 receives the first phase control voltage from the first charge pump 112 and removes noise to output a first loop filtering signal.

송신 지연부(114)는 N개의 지연 셀(delay cell)을 구비하고, 제1 필터부(113)로부터 인가받은 제1 루프 필터링 신호에 응답하여 1 내지 N개의 지연 셀(delay cell)마다 통과한 복수개의 송신 지연 신호를 생성하여, 제1 위상 감지부(111)로 피드백한다.The transmission delay unit 114 includes N delay cells, and passes through every 1 to N delay cells in response to the first loop filtering signal applied from the first filter unit 113. A plurality of transmission delay signals are generated and fed back to the first phase detection unit 111 .

제1 멀티플렉서(115)는 송신 지연부(114)로부터 복수개의 송신 지연 신호를 인가받아 제1 선택 신호(β)에 응답하여 N X 1 멀티플렉싱해서 β 번 째의 송신 트리거링 신호를 출력한다.The first multiplexer 115 receives a plurality of transmission delay signals from the transmission delay unit 114, multiplexes them Nx1 in response to the first selection signal β, and outputs a β-th transmission triggering signal.

도 4는 도 2에 도시된 수신 지연 동기화 루프(120)의 내부 블록도로서, 제2 위상 감지부(121), 제2 전하 펌프(122), 제2 필터부(123), 수신 지연부(124) 및 제2 멀티플렉서(125)를 포함한다.FIG. 4 is an internal block diagram of the reception delay synchronization loop 120 shown in FIG. 124) and a second multiplexer 125.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더 장치 내 수신 지연 동기화 루프(120)의 부분 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다. A partial operation of the reception delay synchronization loop 120 in the radar device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 .

제2 위상 감지부(121)는 기준 클럭 발생기(50)로부터 기준 클럭을 인가받고 수신 지연부(124)로부터 복수개의 수신 지연 신호를 인가받아 각각 위상차를 감지하여 제2 위상 감지 신호를 출력한다.The second phase detection unit 121 receives a reference clock from the reference clock generator 50 and receives a plurality of delay signals from the reception delay unit 124, detects a phase difference, and outputs a second phase detection signal.

제2 전하 펌프(122)는 제2 위상 감지부(121)로부터 제2 위상 감지 신호를 인가받아 신호의 지연을 조절하는 제2 위상 제어 전압을 출력한다.The second charge pump 122 receives the second phase detection signal from the second phase detection unit 121 and outputs a second phase control voltage for adjusting the delay of the signal.

제2 필터부(123)는 제2 전하 펌프(122)로부터 제2 위상 제어 전압을 인가받아 노이즈를 제거하여 제2 루프 필터링 신호를 출력한다.The second filter unit 123 receives the second phase control voltage from the second charge pump 122 and removes noise to output a second loop filtering signal.

수신 지연부(124)는 N-1개의 지연 셀(delay cell)을 구비하고, 제2 필터부(123)로부터 인가받은 제2 루프 필터링 신호에 응답하여 1 내지 N-1개의 지연 셀(delay cell)마다 통과한 복수개의 수신 지연 신호를 생성하여, 제2 위상 감지부(121)로 피드백한다.The reception delay unit 124 includes N-1 delay cells, and in response to the second loop filtering signal applied from the second filter unit 123, 1 to N-1 delay cells ), a plurality of delayed reception signals that have passed each time are generated and fed back to the second phase detection unit 121.

제2 멀티플렉서(125)는 수신 지연부(124)로부터 복수개의 수신 지연 신호를 인가받아 제2 선택 신호(α)에 응답하여 (N-1) X 1 멀티플렉싱해서 α번 째의 수신 샘플링 클럭을 출력한다.The second multiplexer 125 receives a plurality of reception delay signals from the reception delay unit 124, multiplexes (N-1) X 1 in response to the second selection signal α, and outputs an α-th reception sampling clock. do.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 지연 동기화 루프(110) 및 수신 지연 동기화 루프(120)의 유기적인 전체 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다. Referring to FIGS. 1 to 4, organic overall operations of the transmission delay synchronization loop 110 and the reception delay synchronization loop 120 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

제어부(130)에서 출력되는 제1 선택 신호(β) 및 제2 선택 신호(α)의 크기에 따라 송신 지연 신호와 수신 지연 신호의 지연 차이에 의한 시간차(t)는 다음과 같이 산출된다.Depending on the magnitudes of the first selection signal β and the second selection signal α output from the control unit 130, the time difference t due to the delay difference between the transmission delay signal and the reception delay signal is calculated as follows.

먼저, α ≥ β 인 경우에 수신 지연 신호와 송신 지연 신호 간의 시간차(t)는 다음의 수학식 2와 같이 표현된다.First, when α ≥ β, the time difference (t) between the delayed reception signal and the delayed transmission signal is expressed by Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00005
Figure pat00005

여기에서, T는 펄스 레이더 장치(100)의 송신 주기로서, 펄스 반복 간격 (Pulse Repetition Interval, PRI) 또는 펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency, PRF)를 의미한다.Here, T is a transmission period of the pulse radar device 100 and means a pulse repetition interval (PRI) or a pulse repetition frequency (PRF).

또한, N은 송신 지연부(114) 내 지연 셀의 개수이고, N-1은 수신 지연부(124) 내 지연 셀의 개수이다.Also, N is the number of delay cells in the transmission delay unit 114, and N-1 is the number of delay cells in the reception delay unit 124.

반면, α < β 인 경우에 수신 지연 신호와 송신 지연 신호 간의 시간차(t)는 다음의 수학식 3과 같이 표현된다.On the other hand, when α < β, the time difference (t) between the delayed reception signal and the delayed transmission signal is expressed as Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00006
Figure pat00006

여기에서, T는 펄스 레이더 장치(100)의 송신 주기이고, N은 송신 지연부(114) 내 지연 셀의 개수이며, N-1은 수신 지연부(124) 내 지연 셀의 개수이다.Here, T is the transmission period of the pulse radar device 100, N is the number of delay cells in the transmission delay unit 114, and N-1 is the number of delay cells in the reception delay unit 124.

한편, 펄스 레이더 장치(100)의 해상도는 다음의 수학식 4와 같이 표현된다.Meanwhile, the resolution of the pulse radar device 100 is expressed as Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00007
Figure pat00007

여기에서, T는 펄스 레이더 장치(100)의 송신 주기이고, N은 송신 지연부(114) 내 지연 셀의 개수이며, N-1은 수신 지연부(124) 내 지연 셀의 개수이다.Here, T is the transmission period of the pulse radar device 100, N is the number of delay cells in the transmission delay unit 114, and N-1 is the number of delay cells in the reception delay unit 124.

예를 들어, T=100[ns], N=4 인 경우, t = 8.33[ns], 즉 1.25 [m]의 해상도를 나타냈으나, 본 발명을 실제로 구현한 펄스 레이더 시스템에서는 T=50[ns], N=64 로, t = 12.4[ps], 즉 1.86 [mm]로 단축되어 초 고해상도를 가지는 것으로 나타났다.For example, when T = 100 [ns] and N = 4, t = 8.33 [ns], that is, a resolution of 1.25 [m] was shown, but in the pulse radar system actually implementing the present invention, T = 50 [ ns], N = 64, and t = 12.4 [ps], that is, shortened to 1.86 [mm], resulting in super-high resolution.

또한, 수신 지연 신호와 송신 지연 신호 간의 시간차(t)는 기준 클럭 주기의 1/6 미만으로 설정될 수 있다.In addition, the time difference (t) between the delayed reception signal and the delayed transmission signal may be set to less than 1/6 of the reference clock period.

또한, 제어부(130)는 송신 지연 동기화 루프(110)가 출력하는 송신 트리거링 신호의 개수와 수신 지연 동기화 루프(120)가 출력하는 수신 샘플링 클럭의 개수를 기준 클럭의 주기를 기초로 하여 상이하게 되도록 제어한다.In addition, the control unit 130 sets the number of transmission triggering signals output by the transmission delay synchronization loop 110 and the number of reception sampling clocks output by the reception delay synchronization loop 120 to be different based on the period of the reference clock. Control.

이때, 송신 트리거링 신호의 개수와 수신 샘플링 클럭의 개수의 차이는 2개를 초과하지 않도록 설정될 수 있다.In this case, the difference between the number of transmission triggering signals and the number of reception sampling clocks may be set not to exceed two.

이와 같이, 본 발명은 기준 클럭을 인가받아 개별적인 지연 동기화 루프를 이용해 송신 타이밍 및 수신 타이밍을 독립적으로 제어함으로써, 수신 지연 신호와 송신 지연 신호 간의 시간차를 단축시켜 펄스 레이더 장치의 해상도를 향상시키는 지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치를 제공한다.As described above, the present invention receives the reference clock and independently controls the transmission timing and the reception timing using an individual delay synchronization loop, thereby shortening the time difference between the reception delay signal and the transmission delay signal to improve the resolution of the pulse radar device. A super high-resolution radar device using a loop is provided.

이를 통하여, 펄스 레이더 시스템에서 송신 클록 신호와 수신 클록 신호 사이의 시간 지연의 크기를 자유롭게 가변하여, 레이더 해상도를 현저하게 향상시킬 수 있다.Through this, the size of the time delay between the transmission clock signal and the reception clock signal can be freely varied in the pulse radar system, and the radar resolution can be remarkably improved.

또한, 다중 송신 클록 신호들 간의 시간 지연, 다중 수신 클록 신호들 간의 시간 지연, 송신 클록 신호와 수신 클록 신호의 시간 지연 중 적어도 하나의 크기를 제어하여 수신 신호의 신호대 잡음비를 증가시키고, 펄스 레이더 시스템에서 신호의 송수신 시간이 틀어짐으로 인해 발생할 수 있는 준 안정성 문제를 방지할 수 있다. In addition, the signal-to-noise ratio of the received signal is increased by controlling the magnitude of at least one of a time delay between multiple transmission clock signals, a time delay between multiple reception clock signals, and a time delay between a transmission clock signal and a reception clock signal, and a pulse radar system. It is possible to prevent a metastability problem that may occur due to a shift in the transmission/reception time of a signal.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

50: 기준 클럭 발생기
100: 펄스 레이더 장치
110: 송신 지연 동기화 루프
120: 수신 지연 동기화 루프
130: 제어부
140: 송신기
150: 수신기
200: 타겟
50: reference clock generator
100: pulse radar device
110: transmission delay synchronization loop
120: receive delay synchronization loop
130: control unit
140: transmitter
150: receiver
200: target

Claims (10)

일정한 주기를 가지는 기준 클럭을 발생하는 기준 클럭 발생기; 및
상기 기준 클럭을 인가받아 송신 타이밍을 제어하여 레이더 송신 신호를 출력하고, 타겟에서 반사되는 에코 신호를 인가받아 수신 타이밍을 제어하여 레이더 수신 신호를 수신하는 펄스 레이더 장치;
를 포함하고,
상기 펄스 레이더 장치의 상기 송신 타이밍 및 상기 수신 타이밍을 개별적으로 제어하는 지연 셀의 개수에 반비례하는 것을 특징으로 하는,
지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치.
a reference clock generator generating a reference clock having a constant cycle; and
a pulse radar device receiving the reference clock to control transmission timing to output a radar transmission signal, and receiving an echo signal reflected from a target to receive a radar reception signal by controlling reception timing;
including,
Characterized in that it is inversely proportional to the number of delay cells that individually control the transmission timing and the reception timing of the pulse radar device,
Ultra-high-resolution radar device using a delay synchronization loop.
제1항에 있어서,
상기 펄스 레이더 장치는
상기 기준 클럭을 인가받아, 상기 송신 타이밍이 제어된 송신 트리거링 신호를 출력하는 송신 지연 동기화 루프;
상기 기준 클럭을 인가받아, 상기 수신 타이밍이 제어된 수신 샘플링 클럭을 출력하는 수신 지연 동기화 루프;
상기 송신 타이밍을 제어하는 제1 선택 신호 및 상기 수신 타이밍을 제어하는 제2 선택 신호를 출력하는 제어부;
상기 송신 트리거링 신호를 인가받아, 송신 안테나를 통하여 상기 레이더 송신 신호를 출력하는 송신기; 및
상기 수신 샘플링 클럭에 응답하여 상기 에코 신호를 수신 안테나를 통하여 상기 레이더 수신 신호를 수신하는 수신기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치.
According to claim 1,
The pulse radar device
a transmission delay synchronization loop receiving the reference clock and outputting a transmission triggering signal having the transmission timing controlled;
a reception delay synchronization loop receiving the reference clock and outputting a reception sampling clock having the reception timing controlled;
a control unit outputting a first selection signal for controlling the transmission timing and a second selection signal for controlling the reception timing;
a transmitter receiving the transmission triggering signal and outputting the radar transmission signal through a transmission antenna; and
a receiver configured to receive the radar reception signal through a reception antenna in response to the reception sampling clock;
Characterized in that it includes,
Ultra-high-resolution radar device using a delay synchronization loop.
제2항에 있어서,
상기 송신 지연 동기화 루프는
상기 기준 클럭을 인가받고 복수개의 송신 지연 신호를 인가받아 각각 위상차를 감지하여 제1 위상 감지 신호를 출력하는 제1 위상 감지부;
상기 제1 위상 감지 신호를 인가받아 신호의 지연을 조절하는 제1 위상 제어 전압을 출력하는 제1 전하 펌프;
상기 제1 위상 제어 전압을 인가받아 노이즈를 제거하여 제1 루프 필터링 신호를 출력하는 제1 필터부;
N개의 지연 셀을 구비하고, 상기 제1 루프 필터링 신호에 응답하여 1 내지 N개의 지연 셀마다 통과한 상기 복수개의 송신 지연 신호를 생성하여, 상기 제1 위상 감지부로 피드백하는 송신 지연부; 및
상기 복수개의 송신 지연 신호를 인가받아 상기 제1 선택 신호(β)에 응답하여 N X 1 멀티플렉싱해서 β번 째의 송신 트리거링 신호를 출력하는 제1 멀티플렉서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치.
According to claim 2,
The transmission delay synchronization loop is
a first phase detecting unit configured to receive the reference clock and a plurality of transmission delay signals, detect a phase difference, and output a first phase detection signal;
a first charge pump receiving the first phase detection signal and outputting a first phase control voltage controlling a delay of the signal;
a first filter unit configured to receive the first phase control voltage, remove noise, and output a first loop-filtered signal;
a transmission delay unit having N delay cells, generating the plurality of transmission delay signals passing through every 1 to N delay cells in response to the first loop filtering signal, and feeding back the plurality of transmission delay signals to the first phase detection unit; and
a first multiplexer configured to receive the plurality of transmission delay signals, multiplex NX 1 in response to the first selection signal β, and output a β-th transmission triggering signal;
Characterized in that it includes,
Ultra-high-resolution radar device using a delay synchronization loop.
제3항에 있어서,
상기 수신 지연 동기화 루프는
상기 기준 클럭을 인가받고 복수개의 수신 지연 신호를 인가받아 각각 위상차를 감지하여 제2 위상 감지 신호를 출력하는 제2 위상 감지부;
상기 제2 위상 감지 신호를 인가받아 신호의 지연을 조절하는 제2 위상 제어 전압을 출력하는 제2 전하 펌프;
상기 제2 위상 제어 전압을 인가받아 노이즈를 제거하여 제2 루프 필터링 신호를 출력하는 제2 필터부;
N-1개의 지연 셀을 구비하고, 상기 제2 루프 필터링 신호에 응답하여 1 내지 N-1개의 지연 셀마다 통과한 상기 복수개의 수신 지연 신호를 생성하여, 상기 제2 위상 감지부로 피드백하는 수신 지연부; 및
상기 복수개의 수신 지연 신호를 인가받아 상기 제2 선택 신호(α)에 응답하여 N X 1 멀티플렉싱해서 α번 째의 수신 샘플링 클럭을 출력하는 제2 멀티플렉서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치.
According to claim 3,
The receive delay synchronization loop is
a second phase detector configured to receive the reference clock, receive a plurality of received delay signals, detect a phase difference, and output a second phase detection signal;
a second charge pump receiving the second phase detection signal and outputting a second phase control voltage controlling a delay of the signal;
a second filter unit configured to receive the second phase control voltage, remove noise, and output a second loop filtering signal;
A reception delay having N-1 delay cells, generating the plurality of reception delay signals passing through every 1 to N-1 delay cells in response to the second loop filtering signal, and feeding them back to the second phase detector. wealth; and
a second multiplexer receiving the plurality of reception delay signals, multiplexing NX 1 in response to the second selection signal α, and outputting an α-th reception sampling clock;
Characterized in that it includes,
Ultra-high-resolution radar device using a delay synchronization loop.
제4항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제1 선택 신호(β) 및 상기 제2 선택 신호(α)의 크기에 따라 β 번 째의 송신 트리거링 신호와 α번 째의 수신 샘플링 클럭의 지연 차이에 의한 시간차(t)를 산출하는 것을 특징으로 하는,
지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치.
According to claim 4,
The control unit
Calculating a time difference (t) by a delay difference between the β-th transmission triggering signal and the α-th reception sampling clock according to the magnitudes of the first selection signal (β) and the second selection signal (α) to do,
Ultra-high-resolution radar device using a delay synchronization loop.
제5항에 있어서,
상기 시간차(t)는,
α ≥ β 인 경우에 하기의 수학식 1과 같이 표현되고,
[수학식 1]
Figure pat00008

T는 상기 펄스 레이더 장치의 송신 주기, N은 상기 송신 지연부 내 지연 셀의 개수, N-1은 상기 수신 지연부 내 지연 셀의 개수인 것을 특징으로 하는,
지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치.
According to claim 5,
The time difference (t) is,
In the case of α ≥ β, it is expressed as in Equation 1 below,
[Equation 1]
Figure pat00008

Characterized in that T is the transmission period of the pulse radar device, N is the number of delay cells in the transmission delay unit, and N-1 is the number of delay cells in the reception delay unit,
Ultra-high-resolution radar device using a delay synchronization loop.
제5항에 있어서,
상기 시간차(t)는,
α < β 인 경우에 하기의 수학식 2와 같이 표현되고,
[수학식 2]
Figure pat00009

T는 상기 펄스 레이더 장치의 송신 주기, N은 상기 송신 지연부 내 지연 셀의 개수, N-1은 상기 수신 지연부 내 지연 셀의 개수인 것을 특징으로 하는,
지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치.
According to claim 5,
The time difference (t) is,
When α < β, it is expressed as in Equation 2 below,
[Equation 2]
Figure pat00009

Characterized in that T is the transmission period of the pulse radar device, N is the number of delay cells in the transmission delay unit, and N-1 is the number of delay cells in the reception delay unit,
Ultra-high-resolution radar device using a delay synchronization loop.
제5항에 있어서,
상기 시간차(t)는,
상기 기준 클럭의 상기 일정한 주기의 1/6 미만으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는,
지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치.
According to claim 5,
The time difference (t) is,
Characterized in that it can be set to less than 1/6 of the constant period of the reference clock,
Ultra-high-resolution radar device using a delay synchronization loop.
제1항에 있어서,
상기 펄스 레이더 장치의 해상도는
하기의 수학식 3과 같이 표현되고,
[수학식 3]
Figure pat00010

T는 상기 펄스 레이더 장치의 송신 주기, N은 상기 송신 지연부 내 지연 셀의 개수, N-1은 상기 수신 지연부 내 지연 셀의 개수인 것을 특징으로 하는,
지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치.
According to claim 1,
The resolution of the pulse radar device is
It is expressed as in Equation 3 below,
[Equation 3]
Figure pat00010

Characterized in that T is the transmission period of the pulse radar device, N is the number of delay cells in the transmission delay unit, and N-1 is the number of delay cells in the reception delay unit,
Ultra-high-resolution radar device using a delay synchronization loop.
제2항에 있어서,
상기 제어부는
상기 송신 트리거링 신호의 개수 및 상기 수신 샘플링 클럭의 개수가 상기 기준 클럭의 상기 일정한 주기를 기초로 하여 상이하게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
지연 동기화 루프를 이용한 초 고해상도 레이더 장치.
According to claim 2,
The control unit
Characterized in that the number of transmission triggering signals and the number of reception sampling clocks are controlled to be different based on the constant period of the reference clock.
Ultra-high-resolution radar device using a delay synchronization loop.
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