WO2021071059A1 - 시분할 레이더 송신 장치 및 시분할 레이더 송신 방법 - Google Patents

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WO2021071059A1
WO2021071059A1 PCT/KR2020/009288 KR2020009288W WO2021071059A1 WO 2021071059 A1 WO2021071059 A1 WO 2021071059A1 KR 2020009288 W KR2020009288 W KR 2020009288W WO 2021071059 A1 WO2021071059 A1 WO 2021071059A1
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WO
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signal
output
transmission
power distribution
radar
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Application number
PCT/KR2020/009288
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English (en)
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최승운
김병성
박세경
김병철
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주식회사 바이다
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/35—Details of non-pulse systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/536—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
    • G08G1/0125—Traffic data processing

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a time division radar transmission apparatus and a time division radar transmission method.
  • radar devices are used in a wide variety of industrial fields, and these radar devices include multiple transmit antennas for more precise detection.
  • the transmission circuit of the radar device In the case of including multiple transmission antennas, the transmission circuit of the radar device must provide signal output to each of the multiple transmission antennas, and additional output is required due to the local oscillation signal (LO signal). Therefore, the transmission circuit of the radar device is inevitably increased and complicated, and there has been a problem that an expensive RFIC (high frequency integrated circuit) is required.
  • RFIC high frequency integrated circuit
  • Embodiments of the present invention do not have a separate signal output for a local oscillation signal (LO signal) other than the signal output provided to the transmission antenna, and provide a time division radar device and a time division radar transmission method capable of normal operation. .
  • LO signal local oscillation signal
  • embodiments of the present invention include an RFIC transmitter that has N transmit powers and outputs N transmit powers in a temporally divided period, and a signal is transmitted to a transmit antenna by distributing the transmit power by the RFIC transmitter. And it provides a time division radar transmission apparatus including a signal synthesis block that transmits the other signal as an input of the LO signal.
  • embodiments of the present invention include N (N is a natural number of 2 or more) transmission antennas for time-division transmission, wherein N transmission antennas are N time-divided transmission time intervals corresponding to N transmission antennas.
  • a first transmission antenna that outputs a first radar transmission signal in a first transmission time interval, and a second radar transmission signal in a second transmission time interval following the first transmission time interval among N time-divided transmission time intervals.
  • a transmission antenna unit including a second transmission antenna Includes N output ports equal to the number of transmission antennas, wherein the N output ports include first and second output ports corresponding to the first transmission antenna and the second transmission antenna, and a first transmission time period
  • a radio frequency integrated circuit (RFIC) that outputs a first output signal through a first output port that is activated in correspondence with and outputs a second output signal through a second output port that is activated in correspondence with a second transmission time period.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the signal synthesis block includes: a first power divider for distributing and outputting a first output signal into a first main power distribution signal and a first sub power distribution signal; A second power divider for distributing and outputting the second output signal into a second main power distribution signal and a second sub power distribution signal; And a power synthesizer that synthesizes the first sub power distribution signal output from the first power divider and the second sub power distribution signal output from the second power divider, and outputs the power synthesis signal as a local oscillation signal. .
  • the first transmission antenna outputs a first main power distribution signal output from the first power divider as a first radar transmission signal in a first transmission time interval
  • the second transmission antenna is configured to provide a second power distribution signal output from the second power divider.
  • the main power distribution signal may be output as a second radar transmission signal in a second transmission time interval different from the first transmission time interval.
  • the first power divider may symmetrically distribute power of the first output signal to output a first main power distribution signal and a first sub power distribution signal having the same power.
  • the first power divider may asymmetrically distribute power of the first output signal to output a first main power distribution signal and a first sub power distribution signal having different powers.
  • the second power divider may symmetrically distribute power of the second output signal to output a second main power distribution signal and a second sub power distribution signal having the same power.
  • the second power divider may asymmetrically distribute the power of the second output signal to output a second main power distribution signal and a second sub power distribution signal having different powers.
  • the time division radar device receives the first radar reception signal in which the first radar transmission signal is reflected around the first radar reception signal in a first reception time period corresponding to the first transmission time interval, and the second radar transmission signal is reflected around the second radar
  • a receiving antenna unit configured to receive the received signal in a second receiving time period different from the first receiving time period and corresponding to the second transmitting time period, and including at least one receiving antenna;
  • a reception RFIC receiving the power synthesis signal output from the power synthesizer as a local oscillation signal and receiving the first radar reception signal and the second radar reception signal received from the reception antenna unit.
  • the received RFIC outputs a first mixing value by mixing all or part of the power synthesis signal and the first radar received signal at a first mixing timing, and all or a portion of the power synthesis signal at a second mixing timing different from the first mixing timing.
  • a frequency mixer configured to output a second mixing value by mixing a part of the received radar signal with a second radar;
  • a low pass filter through which the first mixing value and the second mixing value pass;
  • an analog-to-digital converter converting the first mixing value and the second mixing value passing through the low-pass filter into digital values.
  • the transmitting RFIC further includes a third output port, and further outputs a third output signal through a third output port that is activated in correspondence with the first transmission time period, the second transmission time period, and the time-divided third transmission time period. can do.
  • the time division radar apparatus includes: a third power divider for distributing and outputting the third output signal into a third main power distribution signal and a third sub power distribution signal; And a third transmission antenna for outputting the third main power distribution signal output from the third power divider as a third radar transmission signal in a third transmission time interval different from the first transmission time interval and the second transmission time interval.
  • the power synthesizer combines the first sub power distribution signal output from the first power divider, the second sub power distribution signal output from the second power divider, and the third sub power distribution signal output from the third power divider.
  • the power synthesis signal may be output as a local oscillation signal.
  • the reception antenna unit may further receive the third radar reception signal, in which the third radar transmission signal is reflected around, in a third reception time zone different from the first reception time zone and the second reception time zone and corresponding to the third transmission time zone.
  • the reception RFIC receives the power synthesis signal output from the power synthesizer, receives the first radar reception signal, the second radar reception signal, and the third radar reception signal received from the reception antenna unit, and receives the first radar reception signal and the third radar reception signal.
  • One of the 2 radar reception signal and the third radar reception signal may be mixed with the power synthesis signal.
  • embodiments of the present invention include: outputting, by a transmitting RFIC, a first output signal through a first output port of a first output port and a second output port; Distributing, by the signal synthesis block, a first output signal into a first main power distribution signal and a first sub power distribution signal; Outputting, by a first transmission antenna, a first radar transmission signal based on the first main power distribution signal during a first transmission time interval of the time-divided first transmission time interval and the second transmission time interval; Outputting, by the transmitting RFIC, a second output signal through a second output port; Distributing, by the signal synthesis block, a second output signal into a second main power distribution signal and a second sub power distribution signal; Outputting, by a second transmission antenna, a second radar transmission signal based on a second main power distribution signal during a second transmission time interval of the time-divided first transmission time interval and the second transmission time interval; And outputting, by the signal synthesis block, a local oscillation signal
  • a time division radar apparatus and a time division radar transmission method capable of performing normal operation without having a separate signal output for a local oscillation signal (LO signal) other than the signal output provided to the transmitting antenna Can provide.
  • LO signal local oscillation signal
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a traffic condition prediction system using a radar device according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an environment to which a traffic condition prediction system according to embodiments of the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a configuration of a radar device according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a transmitter of a radar device having one transmit antenna according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a transmitter of a radar device having two transmit antennas according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a time division radar device according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 7 is a timing diagram of time division transmission of a time division radar apparatus according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an operation of a time division radar device during a first transmission time period according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an operation of a time division radar apparatus according to embodiments of the present invention during a second transmission time period.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of a time division radar apparatus according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of a time division radar device according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an implementation of a time division radar apparatus according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating signals at a first transmission antenna, a second transmission antenna, and an LO port in a time division radar apparatus according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a time division radar apparatus according to embodiments of the present invention.
  • 15 is a flowchart of a time division radar transmission method according to embodiments of the present invention.
  • embodiments of the present invention include an RFIC transmitter that has N transmit powers and outputs N transmit powers in a temporally divided period, and a signal is transmitted to a transmit antenna by distributing the transmit power by the RFIC transmitter. And it provides a time division radar transmission apparatus including a signal synthesis block that transmits the other signal as an input of the LO signal.
  • embodiments of the present invention include N (N is a natural number of 2 or more) transmission antennas for time-division transmission, wherein N transmission antennas are N time-divided transmission time intervals corresponding to N transmission antennas.
  • a first transmission antenna that outputs a first radar transmission signal in a first transmission time interval, and a second radar transmission signal in a second transmission time interval following the first transmission time interval among N time-divided transmission time intervals.
  • a transmission antenna unit including a second transmission antenna Includes N output ports equal to the number of transmission antennas, wherein the N output ports include first and second output ports corresponding to the first transmission antenna and the second transmission antenna, and a first transmission time period
  • a radio frequency integrated circuit (RFIC) that outputs a first output signal through a first output port that is activated in correspondence with and outputs a second output signal through a second output port that is activated in correspondence with a second transmission time period.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the signal synthesis block includes: a first power divider for distributing and outputting a first output signal into a first main power distribution signal and a first sub power distribution signal; A second power divider for distributing and outputting the second output signal into a second main power distribution signal and a second sub power distribution signal; And a power synthesizer that synthesizes the first sub power distribution signal output from the first power divider and the second sub power distribution signal output from the second power divider, and outputs the power synthesis signal as a local oscillation signal. .
  • the first transmission antenna outputs a first main power distribution signal output from the first power divider as a first radar transmission signal in a first transmission time interval
  • the second transmission antenna is configured to provide a second power distribution signal output from the second power divider.
  • the main power distribution signal may be output as a second radar transmission signal in a second transmission time interval different from the first transmission time interval.
  • the first power divider may symmetrically distribute power of the first output signal to output a first main power distribution signal and a first sub power distribution signal having the same power.
  • the first power divider may asymmetrically distribute power of the first output signal to output a first main power distribution signal and a first sub power distribution signal having different powers.
  • the second power divider may symmetrically distribute power of the second output signal to output a second main power distribution signal and a second sub power distribution signal having the same power.
  • the second power divider may asymmetrically distribute the power of the second output signal to output a second main power distribution signal and a second sub power distribution signal having different powers.
  • the time division radar device receives the first radar reception signal in which the first radar transmission signal is reflected around the first radar reception signal in a first reception time period corresponding to the first transmission time interval, and the second radar transmission signal is reflected around the second radar
  • a receiving antenna unit configured to receive the received signal in a second receiving time period different from the first receiving time period and corresponding to the second transmitting time period, and including at least one receiving antenna;
  • a reception RFIC receiving the power synthesis signal output from the power synthesizer as a local oscillation signal and receiving the first radar reception signal and the second radar reception signal received from the reception antenna unit.
  • the received RFIC outputs a first mixing value by mixing all or part of the power synthesis signal and the first radar received signal at a first mixing timing, and all or a portion of the power synthesis signal at a second mixing timing different from the first mixing timing.
  • a frequency mixer configured to output a second mixing value by mixing a part of the received radar signal with a second radar;
  • a low pass filter through which the first mixing value and the second mixing value pass;
  • an analog-to-digital converter converting the first mixing value and the second mixing value passing through the low-pass filter into digital values.
  • the transmitting RFIC further includes a third output port, and further outputs a third output signal through a third output port that is activated in correspondence with the first transmission time period, the second transmission time period, and the time-divided third transmission time period. can do.
  • the time division radar apparatus includes: a third power divider for distributing and outputting the third output signal into a third main power distribution signal and a third sub power distribution signal; And a third transmission antenna for outputting the third main power distribution signal output from the third power divider as a third radar transmission signal in a third transmission time interval different from the first transmission time interval and the second transmission time interval.
  • the power synthesizer combines the first sub power distribution signal output from the first power divider, the second sub power distribution signal output from the second power divider, and the third sub power distribution signal output from the third power divider.
  • the power synthesis signal may be output as a local oscillation signal.
  • the reception antenna unit may further receive the third radar reception signal, in which the third radar transmission signal is reflected around, in a third reception time zone different from the first reception time zone and the second reception time zone and corresponding to the third transmission time zone.
  • the reception RFIC receives the power synthesis signal output from the power synthesizer, receives the first radar reception signal, the second radar reception signal, and the third radar reception signal received from the reception antenna unit, and receives the first radar reception signal and the third radar reception signal.
  • One of the 2 radar reception signal and the third radar reception signal may be mixed with the power synthesis signal.
  • embodiments of the present invention include: outputting, by a transmitting RFIC, a first output signal through a first output port of a first output port and a second output port; Distributing, by the signal synthesis block, a first output signal into a first main power distribution signal and a first sub power distribution signal; Outputting, by a first transmission antenna, a first radar transmission signal based on the first main power distribution signal during a first transmission time interval of the time-divided first transmission time interval and the second transmission time interval; Outputting, by the transmitting RFIC, a second output signal through a second output port; Distributing, by the signal synthesis block, a second output signal into a second main power distribution signal and a second sub power distribution signal; Outputting, by a second transmission antenna, a second radar transmission signal based on a second main power distribution signal during a second transmission time interval of the time-divided first transmission time interval and the second transmission time interval; And outputting, by the signal synthesis block, a local oscillation signal
  • first, second, A, B, (a) and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, order, or number of the component is not limited by the term.
  • temporal precedence relationship such as "after”, “after”, “after”, “before”, etc.
  • temporal precedence relationship such as "after”, “after”, “after”, “before”, etc.
  • a case where a flow forward and backward relationship is described may also include a case that is not continuous unless “directly” or “directly” is used.
  • the numerical value or its corresponding information is related to various factors (e.g., process factors, internal or external impacts, etc.) It can be interpreted as including an error range that can be caused by noise, etc.).
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a traffic condition prediction system 100 using a radar device 110 according to embodiments of the present invention.
  • a traffic condition prediction system 100 is a system for predicting future traffic conditions by monitoring current traffic conditions such as vehicle flow and traffic volume.
  • the traffic condition prediction system 100 may monitor the current traffic condition using a radar and predict the future traffic condition, unlike a conventional traffic condition monitoring and prediction technology.
  • the traffic condition prediction system 100 does not simply monitor the current traffic condition and predict the future traffic condition based on the vehicle flow or traffic volume, but the current climate information. This enables more accurate monitoring of current traffic conditions and more accurate predictions of future traffic conditions.
  • the traffic condition prediction system 100 may obtain climate information by indirectly inferring climate information using radar technology, rather than obtaining climate information from a dedicated device or a dedicated server for climate observation. .
  • the traffic condition prediction system 100 may include a radar device 110 and a traffic condition analysis device 120.
  • the radar device 110 may be, for example, an FMCW radar, and may transmit a radar signal and receive a radar reflection signal from which the radar signal is reflected.
  • radar-based vehicle detection information and radar-based climate detection information may be generated by detecting surrounding vehicles and climate through the analysis of the radar reflection signal.
  • radar-based traffic condition information including radar-based vehicle detection information and radar-based climate detection information may be provided.
  • the traffic situation analysis device 120 may analyze the radar-based traffic situation information provided by the radar device 110 to understand the current traffic situation and predict a future traffic situation, and generate and store traffic situation analysis data. .
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an environment to which the traffic condition prediction system 100 according to embodiments of the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the radar device 110 included in the traffic condition prediction system 100 according to embodiments of the present invention.
  • a radar device 110 included in the traffic condition prediction system 100 may be installed at each location in which a traffic condition is to be monitored.
  • the radar device 110 may be installed on a structure 200 around the road where a road signpost, a vehicle speed detection device, or a signal violation vehicle detection device may be installed. .
  • the traffic condition analysis device 120 may be located in a traffic control center.
  • the radar device 110 and the traffic condition analysis device 120 may transmit and receive information or data through a wired or wireless-based communication method.
  • the radar apparatus 110 may transmit a radar signal and receive a radar reflection signal from which the radar signal is reflected.
  • the radar apparatus 110 may include a transmitting unit for transmitting a radar signal through a transmitting antenna and a receiving unit for receiving a radar reflection signal through a receiving antenna.
  • a transmitting unit for transmitting a radar signal through a transmitting antenna
  • a receiving unit for receiving a radar reflection signal through a receiving antenna.
  • an analog front end for detecting a radar reflection signal in an analog form
  • an analog-to-digital converter for converting an analog radar reflection signal into digital data may be included.
  • the radar device 110 includes a transmission circuit 111 for transmitting a radar signal, a reception circuit 112 for receiving a radar reflected signal, and a transmission circuit 111 and reception.
  • a control circuit 113 for controlling the circuit 112 may be included.
  • the transmission circuit 111 may include, for example, a frequency modulator, a voltage controlled oscillator, and a transmission antenna unit. All or part of the remaining components of the transmission circuit 111 except for the transmission antenna unit may be implemented as a radio frequency IC (RFIC).
  • the reception circuit 112 may include, for example, a reception antenna unit, a frequency mixer, a low pass filter (LPF), an analog to digital converter (ADC), and the like. All or part of the components other than the reception antenna unit in the reception circuit 112 may be implemented as a radio frequency IC (RFIC).
  • RFIC radio frequency IC
  • the voltage controlled oscillator included in the transmission circuit 111 receives a signal corresponding to the frequency modulated continuous wave signal by a frequency mixer of the reception circuit 112 Can be printed as
  • the control circuit 113 controls the radar signal transmission of the transmission circuit 111.
  • the control circuit 113 may generate detection information based on the received radar reflection signal when the radar signal reflected by the object 300 is received by the reception circuit 112.
  • the transmission circuit 111, the reception circuit 112, and the control circuit 113 may constitute one radar sensor in the radar device 110.
  • the radar device 110 may separately include a controller that controls the radar sensor.
  • the radar device 110 may be controlled by at least one of the control circuit 113 constituting the radar sensor or a controller separately included from the radar sensor.
  • at least one of the control circuit 113 or the controller may control the transmission and reception of data with the traffic condition analysis apparatus 120, and may be controlled according to a command received from the traffic condition analysis apparatus 120.
  • the radar device 110 may further include a pan-tilt motor or the like for adjusting the orientation angle of the radar sensor, depending on the case.
  • the radar device 110 may detect a nearby vehicle based on a radar reflection signal and generate radar-based vehicle detection information.
  • the generated vehicle detection information may be transmitted to the traffic condition analysis device 120.
  • the traffic condition analysis apparatus 120 may analyze a traffic condition based on vehicle detection information received from the radar apparatus 110 and predict a future traffic condition.
  • the radar device 110 may be a traffic radar device installed and operated on the structure 200 around the road, but is mounted on the vehicle and It may be a vehicle radar device for detecting vehicles, etc.), and can be used for various purposes for object detection as well as this.
  • TX_ANT 1 transmit antenna
  • TX_ANT 2 transmit antenna
  • a circuit is constructed through an RFIC including a VCO (voltage controlled oscillator).
  • VCO voltage controlled oscillator
  • the transmitting RFIC including the VCO needs at least two outputs.
  • N outputs of the radar transmitter having a general FMCW structure are required, the number of outputs of the radar transmitter RFICs is (N+1).
  • the output between the transmitters is applied by time division (e.g., a narrow angle antenna for the transmitter 1 and a wide angle for the transmitter 2 to distinguish the long-range and short-range performance of the radar device 110.
  • time division e.g., a narrow angle antenna for the transmitter 1 and a wide angle for the transmitter 2 to distinguish the long-range and short-range performance of the radar device 110.
  • two transmitters are transmitted in time division
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a time division radar device 110 according to embodiments of the present invention.
  • 7 is a timing diagram of time division transmission of the time division radar apparatus 110 according to embodiments of the present invention.
  • 8 is a diagram illustrating an operation of the time division radar apparatus 110 during a first transmission time period T1 according to embodiments of the present invention.
  • 9 is a diagram illustrating an operation of the time division radar apparatus 110 during a second transmission time period T2 according to embodiments of the present invention.
  • the time division radar device 110 uses two transmission outputs and one LO (Local Osillator) signal (local oscillator signal or local oscillation) using a transmission RFIC (RFIC_TX). Signal) can be implemented.
  • LO Local Osillator
  • RFIC_TX transmission RFIC
  • the time division radar apparatus 110 may transmit a radar transmission signal by time division through a plurality of transmission antennas (TX_ANT 1, TX_ANT 2, ).
  • TX_ANT 1, TX_ANT 2, a radar transmission signal can be transmitted through a transmission antenna (TX_ANT 2).
  • the time division radar device 110 outputs a first output signal through a first output port OUT1 during a first transmission time period T1, and a second output.
  • the second output signal is not output through the port OUT2.
  • the time division radar device 110 outputs a second output signal through the second output port OUT2 and outputs a first output signal through the first output port OUT1 during a second transmission time period T2. I never do that.
  • the first output signal is divided into two signals, and one signal is transmitted to the first transmission antenna TX_ANT 1, and the other signal is a power synthesizer ( 600) and transmitted to the input of the LO signal.
  • the ratio of the power divider 611 and the power synthesizer 600 is 1:1, the first transmission antenna TX_ANT 1 by half of the first output signal Pxt1 during the first transmission time period T1 ) And LO input.
  • the radar device 110 having N time-division transmit antenna outputs using the radar device 110 having N (N is a natural number of 2 or more) transmit RFIC outputs it can be implemented through a signal synthesis block, which is a passive circuit.
  • N two-way power distribution blocks are required, and can be configured as an N-Way power synthesis block for synthesizing them.
  • the power divider 610 and the power synthesizer 620 may have a Wilkinson power divider/synthesizer structure.
  • the 2-Way power divider 610 uses a structure that generally distributes power symmetrically, but may be an asymmetric power divider that distributes asymmetrically according to design purposes.
  • a symmetric power synthesizer (1:1...:1) structure is generally used, but may be an asymmetric power synthesizer structure that is synthesized asymmetrically according to the purpose.
  • the time division radar apparatus 110 includes a first transmission time of a time-divided first transmission time interval T1 and a second transmission time interval T2.
  • a first transmission antenna (TX_ANT 1) for outputting a first radar transmission signal in the period T1
  • a second transmission antenna (TX_ANT 2) for outputting a second radar transmission signal in a second transmission time period (T2)
  • a first output port that includes a first output port (OUT1) and a second output port (OUT2), and is activated during a first transmission time period (T1), a second transmission time period (T2), and a first transmission time period (T1).
  • RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
  • the main power distribution signal (Ptx2/2) and the second sub power distribution signal (Ptx2/2) are distributed, and the second main power distribution signal (Ptx2/2) is output to the second transmission antenna (TX_ANT 2). It may include a signal synthesis block 600 for outputting the 2 sub power distribution signal Ptx2/2 as a local oscillation signal input.
  • the signal synthesis block 600 may include a power distribution circuit 610 and a power synthesizer 620.
  • the power distribution circuit 610 may include two or more power dividers 611 and 612.
  • the first power divider 611 connects the first output port OUT1 in the transmitting RFIC (RFIC_TX).
  • RFIC_TX transmitting RFIC
  • the second power divider 612 among two or more power dividers 611 and 612 included in the power distribution circuit 610 connects the second output port OUT2 to the transmitting RFIC (RFIC_TX).
  • RFIC_TX transmitting RFIC
  • the second output signal Ptx2 output in the second transmission time period T2 may be distributed and output as a second main power distribution signal Ptx2/2 and a second sub power distribution signal Ptx2/2. .
  • the power synthesizer 620 includes a first sub power distribution signal Ptx1/2 output from the first power divider 611 and a second power divider 612 output from the second power divider 612. 2
  • the sub power distribution signal Ptx2/2 may be synthesized and the power synthesized signal may be output as a local oscillation signal input (LO signal input).
  • the first transmission antenna TX_ANT 1 may output the first main power distribution signal Ptx1/2 output from the first power divider 611 as a first radar transmission signal in the first transmission time period T1. have.
  • the second transmission antenna TX_ANT 2 applies the second main power distribution signal Ptx2/2 output from the second power divider 612 to a second transmission time period T2 different from the first transmission time period T1. It can be output as a second radar transmission signal.
  • the first power divider 611 symmetrically distributes the power of the first output signal Ptx1, so that the first main power distribution signal Ptx1/2 and the first sub power distribution signal Ptx1 having the same power value. /2) can be printed.
  • the first power divider 611 asymmetrically distributes the power of the first output signal Ptx1, so that the first main power distribution signal Ptx1/2 having different power values and the first sub It is also possible to output the power distribution signal Ptx1/2.
  • the second power divider 612 symmetrically distributes the power of the second output signal Ptx2 to provide a second main power distribution signal Ptx2/2 and a second sub power distribution signal Ptx2 having the same power value. /2) can be printed.
  • the second power divider 612 asymmetrically distributes the power of the second output signal Ptx2, so that the second main power distribution signal Ptx2/2 having different power values and the second sub It is also possible to output the power distribution signal Ptx2/2.
  • the time division radar device 110 including two transmit antennas (TX_ANT T1 and TX_ANT 2) has been described with reference to FIGS. 6 to 9, but below, three transmit antennas (TX_ANT 1 to TX_ANT 3) have been described.
  • the time division radar apparatus 110 is briefly described with reference to FIG. 10, and a time division radar apparatus 110 including N (N is a natural number of 2 or more) transmission antennas (TX_ANT 1 to TX_ANT N) is described with reference to FIG. Briefly explain.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a time division radar apparatus 110 including three transmission antennas TX_ANT 1 to TX_ANT 3 as another example of a time division radar apparatus 110 according to embodiments of the present invention.
  • a transmission RFIC (RFIC_TX) is configured to connect a third output port OUT3. It further includes, and further includes a third output signal Ptx3 through a third output port activated in the first transmission time period T1, the second transmission time period T2, and the time-divided third transmission time period T3. Can be printed.
  • the power distribution circuit 610 may further include a third power divider 613 for distributing and outputting the third output signal Ptx3 into a third main power distribution signal and a third sub power distribution signal.
  • the third transmission antenna TX_ANT 3 transmits the third main power distribution signal output from the third power divider 613 to a third transmission time different from the first transmission time period T1 and the second transmission time period T2. It may be output as a third radar transmission signal in the period T3.
  • the power synthesizer 620 includes a first sub power distribution signal output from the first power divider 611, a second sub power distribution signal output from the second power divider 612, and a third power divider 613 By synthesizing the third sub power distribution signal output from, the power synthesis signal may be output as a local oscillation signal input (LO signal input).
  • LO signal input a local oscillation signal input
  • FIG. 11 is a generalized example of a time division radar apparatus 110 according to embodiments of the present invention, and is a diagram illustrating a time division radar apparatus 110 including N transmit antennas (TX_ANT 1 to TX_ANT N).
  • a transmission RFIC (TX_RFIC) outputs N output signals Ptx1 to PtxN in time-divided intervals T1 to TN.
  • the power distribution circuit 610 distributes each of the N output signals Ptx1 to PtxN output in the time-divided periods T1 to TN as a main power distribution signal and a sub power distribution signal.
  • the power distribution circuit 610 provides the N main power distribution signals distributed from each of the N output signals Ptx1 to PtxN to the N transmit antennas TX_ANT 1 to TX_ANT N.
  • the power distribution circuit 610 synthesizes the N sub-power distribution signals distributed from each of the N output signals Ptx1 to PtxN, and outputs a synthesized power signal.
  • the combined power signal is input as an LO signal to a frequency mixer (MIX in Fig. 14) of the radar receiving circuit part.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an implementation of a time division radar apparatus 110 according to embodiments of the present invention. However, the case of including two transmit antennas (TX_ANT 1 and TX_ANT 2) is taken as an example.
  • 13 is a diagram illustrating signals at a first transmission antenna (TX_ANT 1), a second transmission antenna (TX_ANT 2), and an LO port in the time division radar apparatus 110 according to embodiments of the present invention.
  • 14 is a diagram showing a functional block diagram of a time division radar apparatus 110 according to embodiments of the present invention.
  • a time division radar apparatus 110 includes, as described above, a radar transmission circuit part, first and second transmission antennas (TX_ANT 1, TX_ANT 2).
  • the signal synthesis block 600 may include first and second power dividers 611 and 612, a power synthesizer 620, and the like.
  • the first power divider 611 and the second power divider 612 may be implemented as a Wilkinson power divider
  • the power synthesizer 620 may be implemented as a Wilkinson power synthesizer.
  • the time division radar apparatus 110 further includes a reception antenna unit (RANT) including one or more reception antennas and a reception RFIC (RFIC_RX) as a part of a radar reception circuit. can do.
  • RANT reception antenna unit
  • RFIC_RX reception RFIC
  • the reception antenna unit RANT transmits a first radar reception signal reflected around the first radar transmission signal output from the first transmission antenna TX_ANT 1 in a first reception time period (a first transmission time). It may be received in a time zone corresponding to the period T1).
  • the reception antenna unit RANT transmits a second radar reception signal in which the second radar transmission signal output from the second transmission antenna TX_ANT 2 is reflected to the surroundings, and a second reception time zone different from the first reception time zone (a second transmission time). It can be received in a time zone corresponding to the section T2).
  • the reception antenna unit (RANT) includes a plurality of reception antennas (RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4), each of a plurality of reception antennas (RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4)
  • the signal reception process of may be time-divided to proceed.
  • the first reception antenna RX_ANT 1 receives the first radar reception signal in a first reception time period (corresponding to the first transmission time period T1)
  • the second reception antenna RX_ANT 2 receives the second reception time period (corresponding to the first transmission time period T1).
  • the second radar reception signal may be received in the second transmission time period (corresponding to the second transmission time period T2).
  • reception antenna unit RANT includes a plurality of reception antennas (RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4), a plurality of reception antennas (RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4) are At the same time, signal reception processing can also be performed.
  • a plurality of receiving antennas (RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4) receive the first radar received signal in the first receiving time period (corresponding to the first transmitting time period T1), and the plurality of receiving antennas ( RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4) may receive the second radar reception signal during the second reception time period (corresponding to the second transmission time period T2).
  • the reception RFIC receives the power synthesis signal output from the power synthesizer 620 as a local oscillation signal input (LO signal input), and a first radar received from the reception antenna unit RANT.
  • a reception signal and a second radar reception signal may be input.
  • the reception antenna unit RANT is a third radar transmission signal reflected around the 3
  • the radar reception signal is further received in a third reception time zone different from the first reception time zone and the second reception time zone.
  • the reception RFIC receives the power synthesis signal output from the power synthesizer 620 and receives the first radar reception signal, the second radar reception signal, and the third radar received from the reception antenna unit RANT.
  • a signal is received, and one of the first radar received signal, the second radar received signal, and the third radar received signal may be mixed with the power synthesis signal.
  • TX_ANT 1 a first transmission antenna
  • TX_ANT 2 a second transmission antenna
  • LO port an LO port in the time division radar apparatus 110 according to embodiments of the present invention.
  • a first transmission antenna TX_ANT 1 outputs a first radar transmission signal RS1.
  • the first radar transmission signal RS1 is a first main power distribution signal from among the first main power distribution signal and the first sub power distribution signal distributed from the first output signal output from the transmission RFIC (RFIC_TX).
  • the first main power distribution signal and the first sub power distribution signal among the first main power distribution signal and the first sub power distribution signal distributed from the first output signal output from the transmitting RFIC is It is entered as a port (LO Port).
  • the second transmission antenna TX_ANT 2 outputs the second radar transmission signal RS2.
  • the second radar transmission signal RS2 is a second main power distribution signal from among the second main power distribution signal and the second sub power distribution signal distributed from the second output signal output from the transmission RFIC (RFIC_TX).
  • the second sub power distribution signal among the second main power distribution signal and the second sub power distribution signal distributed from the second output signal output from the transmission RFIC (RFIC_TX) is the LO of the received RFIC (RFIC_RX) through the power synthesizer 620. It is entered as a port (LO Port).
  • the LO port (LO Port) of the reception RFIC corresponds to the first output signal and the second output signal in each of the first transmission time period (T1) and the second transmission time period (T2). Since all the signal power is supplied, the radar device 110 can operate normally.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a time division radar apparatus 110 according to embodiments of the present invention.
  • a time division radar device 110 includes an FMCW signal generator 1100, a power distribution circuit 610, a power synthesizer 620, a transmission antenna unit (TANT), and the like.
  • a radar transmission circuit part including, a receiving antenna unit (RANT), a frequency mixer (MIX: Mixer), a low pass filter (LPF), and an analog-to-digital converter (ADC).
  • a control circuit 113 that controls the operation of the radar reception circuit part, the radar transmission circuit part, and the radar reception circuit part, and obtains a radar detection result for the surrounding object 300 by using a value output from the radar reception circuit part. It may include.
  • control circuit 113 may control the transmission timing so that the radar transmission circuit part can perform time division transmission processing. In addition, the control circuit 113 may control the reception timing so that the radar reception circuit part can proceed with the time division reception process.
  • the frequency mixer MIX combines all or part of the power synthesis signal output as an LO signal input from the power synthesizer 620 and the first radar reception signal at a first mixing timing.
  • the first mixing value is output by mixing
  • a second mixing value may be output by mixing all or part of the power synthesis signal and the second radar received signal as an LO signal input at a second mixing timing different from the first mixing timing.
  • the low pass filter LPF may pass the first mixing value and the second mixing value to filter and output only a low-band signal from each of the first mixing value and the second mixing value.
  • the analog-to-digital converter ADC may convert the first mixing value and the second mixing value that have passed through the low pass filter LPF into digital values.
  • a frequency mixer MIX
  • a low pass filter LPF
  • an analog-to-digital converter ADC
  • MIX frequency mixer
  • LPF low pass filter
  • ADC analog-to-digital converter
  • 15 is a flowchart of a time division radar transmission method according to embodiments of the present invention.
  • the transmitting RFIC (RFIC_TX) outputs a first output signal through the first output port OUT1 of the first output port OUT1 and the second output port OUT2 (S1510), and a signal synthesis block ( 610) distributing the first output signal into a first main power distribution signal and a first sub power distribution signal (S1520), and during a first transmission time period T1, the first transmission antenna TX_ANT1 Outputting the first radar transmission signal based on the main power distribution signal (S1530) and during the second transmission time period T2, the transmission RFIC (RFIC_TX) transmits the second output signal through the second output port OUT2.
  • LO signal local oscillation signal
  • the reception antenna unit RANT may include N reception antennas RX_ANT 1 to RX_ANT N.
  • N is a natural number greater than or equal to 2.
  • the N reception antennas have different vertical heights, and the vertical step difference between the N reception antennas may be constant.
  • the time division radar apparatus 110 may have a distance resolution corresponding to a vertical step difference between the N reception antennas.
  • the vertical step difference between the N reception antennas may be set larger as the value obtained by dividing the light flux by the bandwidths of the first and second radar transmission signals increases.
  • the vertical step difference between the N reception antennas may be set larger as the value obtained by dividing the luminous flux by N corresponding to the number of reception channels increases.
  • Each of the N receiving antennas is mounted on a printed circuit board, but the mounted heights may be different from each other.
  • the controller in the control circuit 113 with respect to the digital signal corresponding to the radar reception signal received through each of the N reception antennas, by a distance corresponding to the vertical step difference between the N reception antennas, and performs fast Fourier transform processing. Then, synthesized data may be generated by synthesizing fast Fourier transform data for each of N reception channels obtained through fast Fourier transform processing.
  • a time division radar device capable of normal operation without having a separate signal output for a local oscillation signal (LO signal) other than the signal output provided to the transmitting antenna unit (TANT) ( 110) and a time division radar transmission method can be provided.
  • LO signal local oscillation signal
  • TANT transmitting antenna unit

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Abstract

본 발명의 실시예들은, N개의 송신 출력을 갖고 N개의 송신 출력을 시간적으로 분할된 기간에 출력하는 RFIC 송신부와, RFIC 송신부에 의한 송신 출력을 분배하여 한 신호는 송신 안테나로 송신하고 나머지 한 신호는 LO 신호의 입력으로 전달하는 신호 합성 블록을 포함하는 시분할 레이더 송신 장치를 제공한다.

Description

시분할 레이더 송신 장치 및 시분할 레이더 송신 방법
본 발명의 실시예들은 시분할 레이더 송신 장치 및 시분할 레이더 송신 방법에 관한 것이다.
현재 매우 다양한 산업 분야에서 레이더 장치가 이용되고 있으며, 이러안 레이더 장치는 보다 정밀한 탐지를 위해 여러 개의 송신 안테나를 포함하고 있다.
여러 개의 송신 안테나를 포함하는 경우, 레이더 장치의 송신 회로는 여러 개의 송신 안테나 각각으로 신호 출력을 제공해야 하고, 이뿐만 아니라, 국부 발진 신호(LO 신호)때문에 추가적이 출력이 더 필요하다. 따라서, 레이더 장치의 송신 회로가 복잡해지며 커질 수밖에 없으며, 고가의 RFIC (고주파 집적회로)를 필요로 하는 문제점이 있어왔다.
본 발명의 실시예들은 송신 안테나로 제공하는 신호 출력 이외에 국부 발진 신호(LO 신호)를 위한 별도의 신호 출력을 구비하지 않아고, 정상적인 동작을 할 수 있는 시분할 레이더 장치 및 시분할 레이더 송신 방법을 제공한다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, N개의 송신 출력을 갖고 N개의 송신 출력을 시간적으로 분할된 기간에 출력하는 RFIC 송신부와, RFIC 송신부에 의한 송신 출력을 분배하여 한 신호는 송신 안테나로 송신하고 나머지 한 신호는 LO 신호의 입력으로 전달하는 신호 합성 블록을 포함하는 시분할 레이더 송신 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 시분할 송신이 되는 N(N은 2 이상의 자연수)개의 송신 안테나를 포함하되, N개의 송신 안테나는, N개의 송신 안테나에 대응되는 N개의 시분할 된 송신 시간 구간 중 제1 송신 시간 구간에 제1 레이더 송신 신호를 출력하는 제1 송신 안테나와, N개의 시분할된 송신 시간 구간 중 제1 송신 시간 구간에 이어서 제2 송신 시간 구간에 제2 레이더 송신 신호를 출력하는 제2 송신 안테나를 포함하는 송신 안테나부; 송신 안테나 개수와 동일한 개수인 N개의 출력 포트를 포함하되, N개의 출력 포트는 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나와 대응되는 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트를 포함하고, 제1 송신 시간 구간과 대응되어 활성화된 제1 출력 포트를 통해 제1 출력 신호를 출력하고, 제2 송신 시간 구간과 대응되어 활성화된 제2 출력 포트를 통해 제2 출력 신호를 출력하는 송신 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit); 및 제1 출력 신호를 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하고, 제1 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 안테나로 출력하고, 제1 서브 전력 분배 신호를 토대로 국부 발진 신호를 출력하고, 제2 출력 신호를 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하고, 제2 메인 전력 분배 신호를 제2 송신 안테나로 출력하고, 제2 서브 전력 분배 신호를 토대로 국부 발진 신호를 출력하는 신호 합성 블록를 포함하는 시분할 레이더 장치를 제공할 수 있다.
신호 합성 블록은, 제1 출력 신호를 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제1 전력 분배기; 제2 출력 신호를 제2 메인 전력분배신호와 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제2 전력 분배기; 및 제1 전력 분배기에서 출력된 제1 서브 전력 분배 신호와, 제2 전력 분배기에서 출력된 제2 서브 전력 분배 신호를 합성하고, 전력 합성 신호를 국부 발진 신호로 출력하는 전력 합성기를 포함할 수 있다.
제1 송신 안테나는, 제1 전력 분배기에서 출력된 제1 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 시간 구간에 제1 레이더 송신 신호로서 출력하고, 제2 송신 안테나는, 제2 전력 분배기에서 출력된 제2 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 시간 구간과 다른 제2 송신 시간 구간에 제2 레이더 송신 신호로서 출력할 수 있다.
제1 전력 분배기는, 제1 출력 신호의 전력을 대칭적으로 분배하여, 동일 전력을 갖는 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호를 출력할 수 있다.
제1 전력 분배기는, 제1 출력 신호의 전력을 비 대칭적으로 분배하여, 서로 다른 전력을 갖는 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호를 출력할 수 있다.
제2 전력 분배기는, 제2 출력 신호의 전력을 대칭적으로 분배하여, 동일 전력을 갖는 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호를 출력할 수 있다.
제2 전력 분배기는, 제2 출력 신호의 전력을 비 대칭적으로 분배하여, 서로 다른 전력을 갖는 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호를 출력할 수 있다.
시분할 레이더 장치는, 제1 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제1 레이더 수신 신호를 제1 송신 시간 구간과 대응되는 제1 수신 시간대에 수신하고, 제2 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제2 레이더 수신 신호를 제1 수신 시간대와 다르고 제2 송신 시간 구간과 대응되는 제2 수신 시간대에 수신하며, 하나 이상의 수신 안테나를 포함하는 수신 안테나부; 및 전력 합성기에서 출력된 전력 합성 신호를 국부 발진 신호로서 입력받고, 수신 안테나부로부터 수신된 제1 레이더 수신 신호 및 제2 레이더 수신 신호를 입력받는 수신 RFIC를 더 포함할 수 있다.
수신 RFIC는, 제1 믹싱 타이밍에 전력 합성 신호의 전체 또는 일부와 제1 레이더 수신 신호를 믹싱하여 제1 믹싱 값을 출력하고, 제1 믹싱 타이밍과 다른 제2 믹싱 타이밍에 전력 합성 신호의 전체 또는 일부와 제2 레이더 수신 신호를 믹싱하여 제2 믹싱 값을 출력하는 주파수 혼합기; 제1 믹싱 값 및 제2 믹싱 값이 통과하는 로우 패스 필터; 및 로우 패스 필터를 통과한 제1 믹싱 값 및 제2 믹싱 값을 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
송신 RFIC는, 제3 출력 포트를 더 포함하고, 제1 송신 시간 구간과 제2 송신 시간 구간과 시분할된 제3 송신 시간 구간과 대응되어 활성화된 제3 출력 포트를 통해 제3 출력 신호를 더 출력할 수 있다.
이 경우, 시분할 레이더 장치는, 제3 출력 신호를 제3 메인 전력 분배 신호와 제3 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제3 전력 분배기; 및 제3 전력 분배기에서 출력된 제3 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 시간 구간 및 제2 송신 시간 구간과 다른 제3 송신 시간 구간에 제3 레이더 송신 신호로서 출력하는 제3 송신 안테나를 더 포함할 수 있다.
전력 합성기는, 제1 전력 분배기에서 출력된 제1 서브 전력 분배 신호와, 제2 전력 분배기에서 출력된 제2 서브 전력 분배 신호와, 제3 전력 분배기에서 출력된 제3 서브 전력 분배 신호를 합성하여, 전력 합성 신호를 국부 발진 신호로서 출력할 수 있다.
수신 안테나부는, 제3 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제3 레이더 수신 신호를 제1 수신 시간대 및 제2 수신 시간대와 다르고 제3 송신 시간 구간과 대응되는 제3 수신 시간대에 더 수신할 수 있다.
수신 RFIC는, 전력 합성기에서 출력된 전력 합성 신호를 입력받고, 수신 안테나부로부터 수신된 제1 레이더 수신 신호, 제2 레이더 수신 신호 및 제3 레이더 수신 신호를 입력받고, 제1 레이더 수신 신호, 제2 레이더 수신 신호 및 제3 레이더 수신 신호 중 하나를 전력 합성 신호와 믹싱할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 송신 RFIC가 제1 출력 포트와 제2 출력 포트 중 제1 출력 포트를 통해 제1 출력 신호를 출력하는 단계; 신호 합성 블록이 제1 출력 신호를 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하는 단계; 시간 분할된 제1 송신 시간 구간과 제2 송신 시간 구간 중 제1 송신 시간 구간 동안, 제1 송신 안테나가 제1 메인 전력 분배 신호를 토대로 제1 레이더 송신 신호를 출력하는 단계; 송신 RFIC가 제2 출력 포트를 통해 제2 출력 신호를 출력하는 단계; 신호 합성 블록이 제2 출력 신호를 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하는 단계; 시간 분할된 제1 송신 시간 구간과 제2 송신 시간 구간 중 제2 송신 시간 구간 동안, 제2 송신 안테나가 제2 메인 전력 분배 신호를 토대로 제2 레이더 송신 신호를 출력하는 단계; 및 신호 합성 블록이 제1 서브 전력 분배 신호 및 제2 서브 전력 분배 신호를 토대로 국부 발진 신호를 출력하는 단계; 를 포함하는 시분할 레이더 송신 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 송신 안테나로 제공하는 신호 출력 이외에 국부 발진 신호(LO 신호)를 위한 별도의 신호 출력을 구비하지 않아고, 정상적인 동작을 할 수 있는 시분할 레이더 장치 및 시분할 레이더 송신 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 레이더 장치를 이용한 교통 상황 예측 시스템의 구성의 예시를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 교통 상황 예측 시스템이 적용된 환경의 예시를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 레이더 장치의 구성의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 1개의 송신 안테나를 갖는 레이더 장치 송신단의 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 2개의 송신 안테나를 갖는 레이더 장치 송신단의 예시를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치의 시분할 송신 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치의 제1 송신 시간 구간 동안의 동작을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치의 제2 송신 시간 구간 동안의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치의 또 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치의 구현 예시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치에서, 제1 송신 안테나, 제2 송신 안테나 및 LO 포트에서의 신호를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 송신 방법에 대한 흐름도이다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, N개의 송신 출력을 갖고 N개의 송신 출력을 시간적으로 분할된 기간에 출력하는 RFIC 송신부와, RFIC 송신부에 의한 송신 출력을 분배하여 한 신호는 송신 안테나로 송신하고 나머지 한 신호는 LO 신호의 입력으로 전달하는 신호 합성 블록을 포함하는 시분할 레이더 송신 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 시분할 송신이 되는 N(N은 2 이상의 자연수)개의 송신 안테나를 포함하되, N개의 송신 안테나는, N개의 송신 안테나에 대응되는 N개의 시분할 된 송신 시간 구간 중 제1 송신 시간 구간에 제1 레이더 송신 신호를 출력하는 제1 송신 안테나와, N개의 시분할된 송신 시간 구간 중 제1 송신 시간 구간에 이어서 제2 송신 시간 구간에 제2 레이더 송신 신호를 출력하는 제2 송신 안테나를 포함하는 송신 안테나부; 송신 안테나 개수와 동일한 개수인 N개의 출력 포트를 포함하되, N개의 출력 포트는 제1 송신 안테나 및 제2 송신 안테나와 대응되는 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트를 포함하고, 제1 송신 시간 구간과 대응되어 활성화된 제1 출력 포트를 통해 제1 출력 신호를 출력하고, 제2 송신 시간 구간과 대응되어 활성화된 제2 출력 포트를 통해 제2 출력 신호를 출력하는 송신 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit); 및 제1 출력 신호를 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하고, 제1 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 안테나로 출력하고, 제1 서브 전력 분배 신호를 토대로 국부 발진 신호를 출력하고, 제2 출력 신호를 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하고, 제2 메인 전력 분배 신호를 제2 송신 안테나로 출력하고, 제2 서브 전력 분배 신호를 토대로 국부 발진 신호를 출력하는 신호 합성 블록를 포함하는 시분할 레이더 장치를 제공할 수 있다.
신호 합성 블록은, 제1 출력 신호를 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제1 전력 분배기; 제2 출력 신호를 제2 메인 전력분배신호와 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제2 전력 분배기; 및 제1 전력 분배기에서 출력된 제1 서브 전력 분배 신호와, 제2 전력 분배기에서 출력된 제2 서브 전력 분배 신호를 합성하고, 전력 합성 신호를 국부 발진 신호로 출력하는 전력 합성기를 포함할 수 있다.
제1 송신 안테나는, 제1 전력 분배기에서 출력된 제1 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 시간 구간에 제1 레이더 송신 신호로서 출력하고, 제2 송신 안테나는, 제2 전력 분배기에서 출력된 제2 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 시간 구간과 다른 제2 송신 시간 구간에 제2 레이더 송신 신호로서 출력할 수 있다.
제1 전력 분배기는, 제1 출력 신호의 전력을 대칭적으로 분배하여, 동일 전력을 갖는 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호를 출력할 수 있다.
제1 전력 분배기는, 제1 출력 신호의 전력을 비 대칭적으로 분배하여, 서로 다른 전력을 갖는 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호를 출력할 수 있다.
제2 전력 분배기는, 제2 출력 신호의 전력을 대칭적으로 분배하여, 동일 전력을 갖는 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호를 출력할 수 있다.
제2 전력 분배기는, 제2 출력 신호의 전력을 비 대칭적으로 분배하여, 서로 다른 전력을 갖는 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호를 출력할 수 있다.
시분할 레이더 장치는, 제1 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제1 레이더 수신 신호를 제1 송신 시간 구간과 대응되는 제1 수신 시간대에 수신하고, 제2 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제2 레이더 수신 신호를 제1 수신 시간대와 다르고 제2 송신 시간 구간과 대응되는 제2 수신 시간대에 수신하며, 하나 이상의 수신 안테나를 포함하는 수신 안테나부; 및 전력 합성기에서 출력된 전력 합성 신호를 국부 발진 신호로서 입력받고, 수신 안테나부로부터 수신된 제1 레이더 수신 신호 및 제2 레이더 수신 신호를 입력받는 수신 RFIC를 더 포함할 수 있다.
수신 RFIC는, 제1 믹싱 타이밍에 전력 합성 신호의 전체 또는 일부와 제1 레이더 수신 신호를 믹싱하여 제1 믹싱 값을 출력하고, 제1 믹싱 타이밍과 다른 제2 믹싱 타이밍에 전력 합성 신호의 전체 또는 일부와 제2 레이더 수신 신호를 믹싱하여 제2 믹싱 값을 출력하는 주파수 혼합기; 제1 믹싱 값 및 제2 믹싱 값이 통과하는 로우 패스 필터; 및 로우 패스 필터를 통과한 제1 믹싱 값 및 제2 믹싱 값을 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
송신 RFIC는, 제3 출력 포트를 더 포함하고, 제1 송신 시간 구간과 제2 송신 시간 구간과 시분할된 제3 송신 시간 구간과 대응되어 활성화된 제3 출력 포트를 통해 제3 출력 신호를 더 출력할 수 있다.
이 경우, 시분할 레이더 장치는, 제3 출력 신호를 제3 메인 전력 분배 신호와 제3 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제3 전력 분배기; 및 제3 전력 분배기에서 출력된 제3 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 시간 구간 및 제2 송신 시간 구간과 다른 제3 송신 시간 구간에 제3 레이더 송신 신호로서 출력하는 제3 송신 안테나를 더 포함할 수 있다.
전력 합성기는, 제1 전력 분배기에서 출력된 제1 서브 전력 분배 신호와, 제2 전력 분배기에서 출력된 제2 서브 전력 분배 신호와, 제3 전력 분배기에서 출력된 제3 서브 전력 분배 신호를 합성하여, 전력 합성 신호를 국부 발진 신호로서 출력할 수 있다.
수신 안테나부는, 제3 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제3 레이더 수신 신호를 제1 수신 시간대 및 제2 수신 시간대와 다르고 제3 송신 시간 구간과 대응되는 제3 수신 시간대에 더 수신할 수 있다.
수신 RFIC는, 전력 합성기에서 출력된 전력 합성 신호를 입력받고, 수신 안테나부로부터 수신된 제1 레이더 수신 신호, 제2 레이더 수신 신호 및 제3 레이더 수신 신호를 입력받고, 제1 레이더 수신 신호, 제2 레이더 수신 신호 및 제3 레이더 수신 신호 중 하나를 전력 합성 신호와 믹싱할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 송신 RFIC가 제1 출력 포트와 제2 출력 포트 중 제1 출력 포트를 통해 제1 출력 신호를 출력하는 단계; 신호 합성 블록이 제1 출력 신호를 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하는 단계; 시간 분할된 제1 송신 시간 구간과 제2 송신 시간 구간 중 제1 송신 시간 구간 동안, 제1 송신 안테나가 제1 메인 전력 분배 신호를 토대로 제1 레이더 송신 신호를 출력하는 단계; 송신 RFIC가 제2 출력 포트를 통해 제2 출력 신호를 출력하는 단계; 신호 합성 블록이 제2 출력 신호를 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하는 단계; 시간 분할된 제1 송신 시간 구간과 제2 송신 시간 구간 중 제2 송신 시간 구간 동안, 제2 송신 안테나가 제2 메인 전력 분배 신호를 토대로 제2 레이더 송신 신호를 출력하는 단계; 및 신호 합성 블록이 제1 서브 전력 분배 신호 및 제2 서브 전력 분배 신호를 토대로 국부 발진 신호를 출력하는 단계; 를 포함하는 시분할 레이더 송신 방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 레이더 장치(110)를 이용한 교통 상황 예측 시스템(100)의 구성의 예시를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 교통 상황 예측 시스템(100)은, 차량 흐름 및 교통량 등의 현재 교통 상황을 모니터링하여 앞으로의 교통 상황을 예측하는 시스템이다.
본 발명의 실시예들에 따른 교통 상황 예측 시스템(100)은, 통상의 교통 상황 모니터링 및 예측 기술과는 다르게, 레이더를 이용하여 현재 교통 상황을 모니터링하고 앞으로의 교통 상황을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 교통 상황 예측 시스템(100)은, 단순하게, 차량 흐름이나 교통량에 근거하여 현재 교통 상황을 모니터링하고 앞으로의 교통 상황을 예측하는 것이 아니라, 현재의 기후 정보를 통해 현재 교통 상황을 더욱 정확하게 모니터링하고 앞으로의 교통 상황을 더욱 정확하게 예측할 수 있다.
일 예로, 비나 눈이 온다면, 앞으로 정체가 심해지거나 교통 사고 등이 발생할 가능성이 높아지는 교통 상황이 생길 수도 있을 것이다.
따라서, 현재의 기후 상황을 파악하여, 차량 감지를 통해 파악될 수 있는 현재의 차량 흐름이나 교통량 등에 더하여, 파악된 기후 상황을 추가로 고려하여 앞으로의 교통 상황을 보다 정확하게 예측할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 교통 상황 예측 시스템(100)은, 기후 정보를 기후 관측을 위한 전용 장치나 전용 서버로부터 얻는 것이 아니라, 레이더 기술을 이용하여 기후 정보를 간접적으로 유추하여 획득할 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예들에 따른 교통 상황 예측 시스템(100)은, 레이더 장치(110) 및 교통 상황 분석 장치(120) 등을 포함할 수 있다.
레이더 장치(110)는, 일 예로, FMCW 레이더일 수 있으며, 레이더 신호를 송출하고 레이더 신호가 반사된 레이더 반사 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 레이더 반사 신호의 분석을 통해 주변의 차량 및 기후를 감지하여 레이더 기반의 차량 감지 정보 및 레이더 기반의 기후 감지 정보를 생성할 수 있다. 또한, 레이더 기반의 차량 감지 정보 및 레이더 기반의 기후 감지 정보를 포함하는 레이더 기반의 교통 상황 정보를 제공할 수 있다.
교통 상황 분석 장치(120)는, 레이더 장치(110)에서 제공된 레이더 기반의 교통 상황 정보를 분석하여 현재의 교통 상황을 파악하고 앞으로의 교통 상황을 예측하여, 교통 상황 분석 데이터를 생성하여 저장할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 교통 상황 예측 시스템(100)이 적용된 환경의 예시를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 교통 상황 예측 시스템(100)에 포함된 레이더 장치(110)의 구성의 예시를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 교통 상황 예측 시스템(100)에 포함된 레이더 장치(110)는 교통 상황을 모니터링하고자 하는 위치마다 설치될 수 있다.
일 예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이더 장치(110)는, 도로 이정표, 차량 속도 감지 장치, 또는 신호 위반 차량 감지 장치 등이 설치될 수 있는 도로 주변의 구조물(200)에 설치될 수 있다.
그리고, 교통 상황 분석 장치(120)는, 교통 관제 센터에 위치할 수 있다.
레이더 장치(110)와 교통 상황 분석 장치(120)는, 유선 또는 무선 기반의 통신 방식을 통해 정보 또는 데이터를 송수신할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 레이더 장치(110)는, 레이더 신호를 송출하고 레이더 신호가 반사된 레이더 반사 신호를 수신할 수 있다.
이러한 레이더 장치(110)는, 송신 안테나를 통해 레이더 신호를 송신하기 위한 송신부와 수신 안테나를 통해 레이더 반사 신호를 수신하기 위한 수신부를 포함할 수 있다. 또한, 경우에 따라, 아날로그 형태의 레이더 반사 신호를 검출하기 위한 아날로그 프런트 엔드, 아날로그 형태의 레이더 반사 신호를 디지털 형태의 데이터로 변환하기 위한 아날로그 디지털 컨버터 등을 포함할 수 있다.
일 예로, 도 3을 참조하면, 레이더 장치(110)는, 레이더 신호를 송신하기 위한 송신 회로(111)와, 레이더 반사 신호를 수신하기 위한 수신 회로(112)와, 송신 회로(111)와 수신 회로(112)를 제어하는 제어 회로(113)를 포함할 수 있다.
송신 회로(111)는, 일 예로, 주파수 변조부, 전압 제어 발진기 및 송신 안테나부 등을 포함할 수 있다. 송신 회로(111)에서 송신 안테나부를 제외한 나머지 구성요소들의 전체 또는 일부는 RFIC (Radio Frequency IC)로 구현될 수 있다. 수신 회로(112)는, 일 예로, 수신 안테나부, 주파수 혼합기(Mixer), 저역 통과 필터(LPF) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다. 수신 회로(112)에서 수신 안테나부를 제외한 나머지 구성요소들의 전체 또는 일부는 RFIC (Radio Frequency IC)로 구현될 수 있다. 여기서, 송신 회로(111)가 송신 회로를 통해 주파수 변조 연속파 신호를 송신하는 경우, 송신 회로(111)에 포함된 전압 제어 발진기는 주파수 변조 연속파 신호에 대응되는 신호를 수신 회로(112)의 주파수 혼합기로 출력할 수 있다.
제어 회로(113)는, 송신 회로(111)의 레이더 신호 송신을 제어한다. 그리고, 제어 회로(113)는, 레이더 신호가 물체(300)에 반사된 레이더 반사 신호가 수신 회로(112)에 의해 수신되면, 수신된 레이더 반사 신호에 기초하여 감지 정보를 생성할 수 있다.
이러한 송신 회로(111), 수신 회로(112) 및 제어 회로(113)는, 레이더 장치(110)에서 하나의 레이더 센서를 구성할 수 있다. 이러한 경우, 레이더 장치(110)는, 레이더 센서를 제어하는 제어기를 별도로 포함할 수도 있다.
즉, 레이더 장치(110)는, 레이더 센서를 구성하는 제어 회로(113)나 레이더 센서와 별도로 포함된 제어기 중 적어도 하나에 의해 제어될 수 있다. 그리고, 제어 회로(113)나 제어기 중 적어도 하나는 교통 상황 분석 장치(120)와 데이터의 송수신을 제어할 수 있고, 교통 상황 분석 장치(120)로부터 수신된 명령에 따라 제어될 수도 있다.
또한, 레이더 장치(110)는, 경우에 따라, 레이더 센서의 지향 각도를 조절하기 위한 팬-틸트 모터 등을 더 포함할 수도 있다.
이러한 레이더 장치(110)는, 레이더 반사 신호에 근거하여 주변의 차량을 감지하고 레이더 기반의 차량 감지 정보 등을 생성할 수 있다. 그리고, 생성된 차량 감지 정보 등을 교통 상황 분석 장치(120)로 전송할 수 있다.
따라서, 교통 상황 분석 장치(120)는, 레이더 장치(110)로부터 수신된 차량 감지 정보 등에 기초하여 교통 상황을 분석하고 앞으로의 교통 상황을 예측할 수 있다.
전술한 바와 같이, 레이더 장치(110)는 도로 주변의 구조물(200)에 설치되어 동작하는 교통 레이더 장치일 수도 있지만, 차량에 탑재되어 차량 주변의 물체(예: 전방 차량, 보행자, 후방 차량, 측방 차량 등)를 감지하기 위한 차량용 레이더 장치일 수도 있으며, 이뿐만 아니라, 물체 탐지를 위한 다양한 용도로 활용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 1개의 송신 안테나(TX_ANT 1)를 갖는 레이더 장치 송신단의 예시를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 2개의 송신 안테나(TX_ANT 1, TX_ANT 2)를 갖는 레이더 장치 송신단의 예시를 나타낸 도면이다.
고주파 레이더 장치의 송신단을 설계하기 위해서는 VCO(전압제어발진기)를 포함한 RFIC를 통해 회로를 구성하는데, 일반적으로 가장 기본적인 레이더 고주파 회로부를 구성하기 위해서는 송신 출력을 위한 1개의 송신 출력 및 1개의 주파수 Mixer(주파수 혼합기) 구동을 위한 LO 신호 입력이 필요하기 때문에 VCO를 포함하는 송신 RFIC는 적어도 2개의 출력을 필요로 하게 된다.
또 다른 일례로 레이더의 기능을 향상시키기 위하여 2개의 송신 출력을 필요로 하는 경우에는 1개의 LO 출력을 포함하여 RFIC에는 총 3개의 출력을 필요로 하게 된다. 이처럼 일반적인 FMCW 구조를 갖는 레이더 송신단의 출력이 N개 필요한 경우 레이더 송신 RFIC의 출력 개수는 (N+1)개가 필요하다.
기존 일반적인 FMCW 레이더 장치의 N개의 송신단 구성을 위해서는 (N+1)개의 송신 RFIC 출력이 필요하나 이는 시스템 구성에 따른 설계 제약을 발생시키며(예를 들어 3개의 송신 출력단이 필요한 경우 4개의 송신 출력을 갖는 RFIC를 사용해야 함 -소자가 없는 경우 구현에 제약), 또한 이는 RFIC 단가 상승의 요인이 된다.
일반적으로 N개의 송신단을 사용하는 케이스는 많은 경우 송신단 간의 출력을 시분할로 적용하는 경우가 많으며(예를 들어 레이더 장치(110)의 장거리 근거리 성능 구분을 위해서 송신단1에 협각 안테다, 송신단2에 광각 안테나를 쓰는 경우, 혹은 MIMO 구조를 적용하기 위해 2개 이상의 송신단을 쓰는 경우. 상기 두 케이스 모두 2개의 송신단을 시분할로 송신함), 본 발명에서는 이러한 제약을 극복하기 위하여 시분할 송신 기능을 갖는 레이더 장치(110)에 대하여, N개의 RFIC 출력으로 N개의 레이더 송신 출력단을 구현하는 방법에 대해서 제안한다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)의 예시를 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)의 시분할 송신 타이밍도이다. 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)의 제1 송신 시간 구간(T1) 동안의 동작을 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)의 제2 송신 시간 구간(T2) 동안의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)는, 송신 RFIC (RFIC_TX)를 이용하여 2개의 송신 출력 및 1개의 LO(Local Osillator) 신호 (국부 발진기 신호 또는 국부 발진 신호라고 함)를 구현할 수 있다.
도 7을 참조하면, 시분할 레이더 장치(110)는 다수의 송신 안테나(TX_ANT 1, TX_ANT 2, ...)를 통해 레이더 송신 신호를 시간 분할 하여 송신할 수 있다. 예를 들어, 시분할 레이더 장치(110)는, 제1 송신 시간 구간(T1) 동안, 제1 송신 안테나(TX_ANT 1)를 통해 레이더 송신 신호를 송신하고, 제2 송신 시간 구간(T2) 동안, 제2 송신 안테나(TX_ANT 2)를 통해 레이더 송신 신호를 송신할 수 있다.
도 6, 도 8 및 도 9를 참조하면, 시분할 레이더 장치(110)는, 제1 송신 시간 구간(T1) 동안, 제1 출력 포트(OUT1)를 통해 제1 출력 신호를 출력하고, 제2 출력 포트(OUT2)를 통해 제2 출력 신호를 출력하지 않는다. 시분할 레이더 장치(110)는, 제2 송신 시간 구간(T2)동안, 제2 출력 포트(OUT2)를 통해 제2 출력 신호를 출력하고, 제1 출력 포트(OUT1)를 통해 제1 출력 신호를 출력하지 않는다.
시분할 레이더 장치(110)는, 제1 송신 시간 구간(T1)에서는 제1 출력 신호가 2가지 신호로 분배되어 한 신호는 제1 송신 안테나(TX_ANT 1)로 송신되고, 나머지 한 신호는 전력 합성기(600)에 입력되어 LO 신호의 입력으로 전달된다. 예를 들어, 전력 분배기(611) 및 전력 합성기(600)의 비율이 1:1인 경우, 제1 송신 시간 구간(T1)동안 제1 출력 신호(Pxt1)의 절반씩 제1 송신 안테나(TX_ANT 1) 및 LO 입력에 입력된다.
실제, 제1 송신 시간 구간(T1)동안 송신된 신호와 동일한 신호를 LO 신호에 입력하기 때문에, 일반적인 FMCW 구현에 문제가 없으며, 이를 통해 송신 RFIC (RFIC_TX)의 2개의 출력(Ptx1, Ptx2)을 통해 2개의 송신 안테나(TX_ANT 1, TX_ANT 2)의 출력(Ptx1/2, Ptx2/2)을 갖는 레이더 장치(110)를 구현할 수 있다.
N(N은 2 이상의 자연수)개의 송신 RFIC 출력을 갖는 레이더 장치(110)를 이용하여 N개의 시분할 송신 안테나 출력을 갖는 레이더 장치(110) 구현을 위해서는 신호 합성 블록을 통해 구현이 가능하며 이는 수동 회로인 N개의 2-Way 전력 분배 블록이 필요하고 이후 이를 합성하기 위한 N-Way 전력 합성 블록으로 구성할 수 있다. 이때 전력 분배기(610) 및 전력 합성기(620)는 윌킨슨 전력 분배기/합성기 구조일 수 있다. 그리고 2-Way 전력 분배기(610)는 전력을 일반적으로 대칭으로 분배하는 구조를 사용하나 설계 목적에 따라 비대칭으로 분배하는 비대칭 전력 분배기일 수도 있다. N-Way 전력 합성기(620)의 경우도 동일하게 일반적으로 대칭 전력 합성기 (1:1…:1) 구조를 사용하다 목적에 따라 비대칭으로 합성하는 비대칭 전력 합성기 구조일 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)는, 시간 분할된 제1 송신 시간 구간(T1)과 제2 송신 시간 구간(T2) 중 제1 송신 시간 구간(T1)에 제1 레이더 송신 신호를 출력하는 제1 송신 안테나(TX_ANT 1)와, 제2 송신 시간 구간(T2)에 제2 레이더 송신 신호를 출력하는 제2 송신 안테나(TX_ANT 2)와, 제1 출력 포트(OUT1) 및 제2 출력 포트(OUT2)를 포함하고, 제1 송신 시간 구간(T1)제2 송신 시간 구간(T2)제1 송신 시간 구간(T1)에 활성화된 제1 출력 포트(OUT1)를 통해 제1 출력 신호(Ptx1)를 출력하고, 제2 송신 시간 구간(T2)(T1)에 활성화된 제2 출력 포트(OUT2)를 통해 제2 출력 신호(Ptx2)를 출력하는 송신 RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) (RFIC_TX)와, 제1 출력 신호(Ptx1)를 제1 메인 전력 분배 신호(Ptx1/2)와 제1 서브 전력 분배 신호(Ptx1/2)로 분배하고, 제1 메인 전력 분배 신호(Ptx1/2)를 제1 송신 안테나(TX_ANT 1)로 출력하고, 제1 서브 전력 분배 신호(Ptx1/2)를 LO 신호 입력으로 출력하고, 제2 출력 신호(Ptx2)를 제2 메인 전력 분배 신호(Ptx2/2)와 제2 서브 전력 분배 신호(Ptx2/2)로 분배하고, 제2 메인 전력 분배 신호(Ptx2/2)를 제2 송신 안테나(TX_ANT 2)로 출력하고, 제2 서브 전력 분배 신호(Ptx2/2)를 국부 발진 신호 입력으로 출력하는 신호 합성 블록(600) 등을 포함할 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 신호 합성 블록(600)은, 전력 분배 회로(610) 및 전력 합성기(620) 등을 포함할 수 있다. 전력 분배 회로(610)는, 둘 이상의 전력 분배기(611, 612)를 포함할 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 전력 분배 회로(610)에 포함되는 둘 이상의 전력 분배기(611, 612) 중 제1 전력 분배기(611)는 송신 RFIC(RFIC_TX)에서 제1 출력 포트(OUT1)를 통해 제1 송신 시간 구간(T1)에 출력된 제1 출력 신호(Ptx1)를 제1 메인 전력 분배 신호(Ptx1/2)와 제1 서브 전력 분배 신호(Ptx1/2)로 분배하여 출력할 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 전력 분배 회로(610)에 포함되는 둘 이상의 전력 분배기(611, 612) 중 제2 전력 분배기(612)는 송신 RFIC(RFIC_TX)에서 제2 출력 포트(OUT2)를 통해 제2 송신 시간 구간(T2)에 출력된 제2 출력 신호(Ptx2)를 제2 메인 전력분배신호(Ptx2/2)와 제2 서브 전력 분배 신호(Ptx2/2)로 분배하여 출력할 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 전력 합성기(620)는, 제1 전력 분배기(611)에서 출력된 제1 서브 전력 분배 신호(Ptx1/2)와, 제2 전력 분배기(612)에서 출력된 제2 서브 전력 분배 신호(Ptx2/2)를 합성하고, 전력 합성 신호를 국부 발진 신호 입력(LO 신호 입력)으로 출력할 수 있다.
제1 송신 안테나(TX_ANT 1)는, 제1 전력 분배기(611)에서 출력된 제1 메인 전력 분배 신호(Ptx1/2)를 제1 송신 시간 구간(T1)에 제1 레이더 송신 신호로서 출력할 수 있다.
제2 송신 안테나(TX_ANT 2)는, 제2 전력 분배기(612)에서 출력된 제2 메인 전력 분배 신호(Ptx2/2)를 제1 송신 시간 구간(T1)과 다른 제2 송신 시간 구간(T2)에 제2 레이더 송신 신호로서 출력할 수 있다.
제1 전력 분배기(611)는, 제1 출력 신호(Ptx1)의 전력을 대칭적으로 분배하여, 동일한 전력 값을 갖는 제1 메인 전력 분배 신호(Ptx1/2)와 제1 서브 전력 분배 신호(Ptx1/2)를 출력할 수 있다.
이와 다르게, 제1 전력 분배기(611)는, 제1 출력 신호(Ptx1)의 전력을 비 대칭적으로 분배하여, 서로 다른 전력값을 갖는 제1 메인 전력 분배 신호(Ptx1/2)와 제1 서브 전력 분배 신호(Ptx1/2)를 출력할 수도 있다.
제2 전력 분배기(612)는, 제2 출력 신호(Ptx2)의 전력을 대칭적으로 분배하여, 동일한 전력 값을 갖는 제2 메인 전력 분배 신호(Ptx2/2)와 제2 서브 전력 분배 신호(Ptx2/2)를 출력할 수 있다.
이와 다르게, 제2 전력 분배기(612)는, 제2 출력 신호(Ptx2)의 전력을 비 대칭적으로 분배하여, 서로 다른 전력값을 갖는 제2 메인 전력 분배 신호(Ptx2/2)와 제2 서브 전력 분배 신호(Ptx2/2)를 출력할 수도 있다.
이상에서는 도 6 내지 도 9를 참조하여 2개의 송신 안테나(TX_ANT T1, TX_ANT 2)를 포함하는 시분할 레이더 장치(110)를 설명하였으나, 아래에서, 3개의 송신 안테나(TX_ANT 1 ~ TX_ANT 3를 포함하는 시분할 레이더 장치(110)를 도 10을 참조하여 간략하게 설명하고, N (N은 2 이상의 자연수)개의 송신 안테나(TX_ANT 1 ~ TX_ANT N)를 포함하는 시분할 레이더 장치(110)를 도 11을 참조하여 간략하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)의 다른 예시로서, 3개의 송신 안테나(TX_ANT 1 ~ TX_ANT 3)를 포함하는 시분할 레이더 장치(110)를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)가 제3 송신 안테나(TX_ANT 3)을 더 포함하는 경우, 송신 RFIC(RFIC_TX)는, 제3 출력 포트(OUT3)를 더 포함하고, 제1 송신 시간 구간(T1)과 제2 송신 시간 구간(T2)과 시분할된 제3 송신 시간 구간(T3)에 활성화된 제3 출력 포트를 통해 제3 출력 신호(Ptx3)를 더 출력할 수 있다.
전력 분배 회로(610)는 제3 출력 신호(Ptx3)를 제3 메인 전력 분배 신호와 제3 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제3 전력 분배기(613)를 더 포함할 수 있다.
제3 송신 안테나(TX_ANT 3)는, 제3 전력 분배기(613)에서 출력된 제3 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 시간 구간(T1) 및 제2 송신 시간 구간(T2)과 다른 제3 송신 시간 구간(T3)에 제3 레이더 송신 신호로서 출력할 수 있다.
전력 합성기(620)는, 제1 전력 분배기(611)에서 출력된 제1 서브 전력 분배 신호와, 제2 전력 분배기(612)에서 출력된 제2 서브 전력 분배 신호와, 제3 전력 분배기(613)에서 출력된 제3 서브 전력 분배 신호를 합성하여, 전력 합성 신호를 국부 발진 신호 입력(LO 신호 입력)으로서 출력할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)의 일반화된 예시로서, N개의 송신 안테나(TX_ANT 1 ~ TX_ANT N)를 포함하는 시분할 레이더 장치(110)를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 송신 RFIC(TX_RFIC)는 N개의 출력 신호(Ptx1 ~ PtxN)를 시분할된 구간(T1 ~ TN)에 출력한다.
도 11을 참조하면, 전력 분배 회로(610)는 시분할된 구간(T1 ~ TN)에 출력된 N개의 출력 신호(Ptx1 ~ PtxN) 각각을 메인 전력 분배 신호 및 서브 전력 분배 신호로 분배한다. 전력 분배 회로(610)는 N개의 출력 신호(Ptx1 ~ PtxN) 각각에서 분배된 N개의 메인 전력 분배 신호를 N개의 송신 안테나(TX_ANT 1 ~ TX_ANT N)로 제공한다. 그리고, 전력 분배 회로(610)는 N개의 출력 신호(Ptx1 ~ PtxN) 각각에서 분배된 N개의 서브 전력 분배 신호를 합성하여 합성 전력 신호를 출력한다. 합성 전력 신호는 레이더 수신 회로 파트의 주파수 혼합기(도 14의 MIX)에 LO 신호로서 입력된다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)의 구현 예시도이다. 단, 2개의 송신 안테나(TX_ANT 1, TX_ANT 2)를 포함하는 경우를 예로 든다. 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)에서, 제1 송신 안테나(TX_ANT 1), 제2 송신 안테나(TX_ANT 2) 및 LO 포트에서의 신호를 나타낸 도면이다. 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)의 기능 블록도를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)는, 전술한 바와 같이, 레이더 송신 회로 파트로서, 제1 및 제2 송신 안테나(TX_ANT 1, TX_ANT 2)를 포함하는 송신 안테나부(TANT)와, 시분할 송신 동작을 수행함으로써 제1 및 제2 출력 신호(Ptx1, Ptx2)를 서로 다른 송신 시간 구간(T1, T2)에 출력하는 송신 RFIC(RFIC_TX)와, 신호 합성 블록(600)를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 신호 합성 블록(600)은 제1 및 제2 전력 분배기(611, 612)와 전력 합성기(620) 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 전력 분배기(611) 및 제2 전력 분배기(612)는 윌킨스(Wilkinson) 전력 분배기로 구현될 수 있고, 전력 합성기(620)는 윌킨스(Wilkinson) 전력 합성기로 구현될 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)는, 레이더 수신 회로 파트로서, 하나 이상의 수신 안테나를 포함하는 수신 안테나부(RANT)와 수신 RFIC(RFIC_RX)를 더 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 수신 안테나부(RANT)는, 제1 송신 안테나(TX_ANT 1)에서 출력된 제1 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제1 레이더 수신 신호를 제1 수신 시간대(제1 송신 시간 구간(T1)과 대응되는 시간대)에 수신할 수 있다. 수신 안테나부(RANT)는, 제2 송신 안테나(TX_ANT 2)에서 출력된 제2 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제2 레이더 수신 신호를 제1 수신 시간대와 다른 제2 수신 시간대(제2 송신 시간 구간(T2)과 대응되는 시간대)에 수신할 수 있다.
일 예로, 수신 안테나부(RANT)가 다수의 수신 안테나(RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4)를 포함하는 경우, 다수의 수신 안테나(RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4) 각각의 신호 수신 처리는 시분할되어 진행될 수 있다. 제1 수신 안테나(RX_ANT 1)는 제1 수신 시간대(제1 송신 시간 구간(T1)과 대응됨)에 제1 레이더 수신 신호를 수신하고, 제2 수신 안테나(RX_ANT 2)는 제2 수신 시간대(제2 송신 시간 구간(T2)과 대응됨)에 제2 레이더 수신 신호를 수신할 수 있다.
다른 예로, 수신 안테나부(RANT)가 다수의 수신 안테나(RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4)를 포함하는 경우, 다수의 수신 안테나(RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4)는 동시에 신호 수신 처리를 진행할 수도 있다. 다수의 수신 안테나(RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4)는 제1 수신 시간대(제1 송신 시간 구간(T1)과 대응됨)에 제1 레이더 수신 신호를 수신하고, 다수의 수신 안테나(RX_ANT 1, RX_ANT 2, RX_ANT 3, RX_ANT 4)는 제2 수신 시간대(제2 송신 시간 구간(T2)과 대응됨)에 제2 레이더 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 12를 참조하면, 수신 RFIC(RFIC_RX)는, 전력 합성기(620)에서 출력된 전력 합성 신호를 국부 발진 신호 입력(LO 신호 입력)으로서 입력 받고, 수신 안테나부(RANT)로부터 수신된 제1 레이더 수신 신호 및 제2 레이더 수신 신호를 입력 받을 수 있다.
도 10과 같이, 시분할 레이더 장치(110)가 3개의 송신 안테나(TX_ANT 1, TX_ANT 2, TX_ANT 3)를 포함하는 경우, 수신 안테나부(RANT)는, 제3 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제3 레이더 수신 신호를 제1 수신 시간대 및 제2 수신 시간대와 다른 제3 수신 시간대에 더 수신한다. 이에 따라, 수신 RFIC(RFIC_RX)는, 전력 합성기(620)에서 출력된 전력 합성 신호를 입력받고, 수신 안테나부(RANT)로부터 수신된 제1 레이더 수신 신호, 제2 레이더 수신 신호 및 제3 레이더 수신 신호를 입력 받고, 제1 레이더 수신 신호, 제2 레이더 수신 신호 및 제3 레이더 수신 신호 중 하나를 전력 합성 신호와 믹싱할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)에서, 제1 송신 안테나(TX_ANT 1), 제2 송신 안테나(TX_ANT 2) 및 LO 포트에서의 신호를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 제1 송신 시간 구간(T1) 동안, 제1 송신 안테나(TX_ANT 1)는 제1 레이더 송신 신호(RS1)를 출력한다.
제1 레이더 송신 신호(RS1)는 송신 RFIC(RFIC_TX)에서 출력된 제1 출력 신호에서 분배된 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호 중에서 제1 메인 전력 분배 신호이다.
송신 RFIC(RFIC_TX)에서 출력된 제1 출력 신호에서 분배된 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호 중 제1 서브 전력 분배 신호는 전력 합성기(620)를 통해 수신 RFIC (RFIC_RX)의 LO 포트(LO Port)로 입력된다.
제2 송신 시간 구간(T2) 동안, 제2 송신 안테나(TX_ANT 2)는 제2 레이더 송신 신호(RS2)를 출력한다.
제2 레이더 송신 신호(RS2)는 송신 RFIC(RFIC_TX)에서 출력된 제2 출력 신호에서 분배된 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호 중에서 제2 메인 전력 분배 신호이다.
송신 RFIC(RFIC_TX)에서 출력된 제2 출력 신호에서 분배된 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호 중 제2서브 전력 분배 신호는 전력 합성기(620)를 통해 수신 RFIC (RFIC_RX)의 LO 포트(LO Port)로 입력된다.
도 13을 참조하면, 수신 RFIC (RFIC_RX)의 LO 포트(LO Port)에는 제1 송신 시간 구간(T1) 및 제2 송신 시간 구간(T2) 각각에서의 제1 출력 신호 및 제2 출력 신호에 해당하는 모든 신호 전력이 공급되기 때문에, 레이더 장치(110)는 정상 동작할 수 있다
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 장치(110)는, FMCW 신호 발생기(1100), 전력 분배 회로(610), 전력 합성기(620) 및 송신 안테나부(TANT) 등을 포함하는 레이더 송신 회로 파트와, 수신 안테나부(RANT), 주파수 혼합기(MIX: Mixer), 로우 패스 필터(LPF: Low Pass Filter) 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter) 등을 포함하는 레이더 수신 회로 파트와, 레이더 송신 회로 파트 및 레이더 수신 회로 파트의 동작을 제어하고, 레이더 수신 회로 파트에서 출력되는 값을 이용하여 주변 물체(300)에 대한 레이더 탐지 결과를 획득하는 제어 회로(113)를 포함할 수 있다.
도 14를 참조하면, 제어 회로(113)는 레이더 송신 회로 파트가 시분할 송신 처리를 진행할 수 있도록 송신 타이밍을 제어할 수 있다. 또한, 제어 회로(113)는 레이더 수신 회로 파트가 시분할 수신 처리를 진행할 수 있도록 수신 타이밍을 제어할 수 있다.
도 14를 참조하면, 레이더 수신 회로 파트에서, 주파수 혼합기(MIX)는, 제1 믹싱 타이밍에 전력 합성기(620)에서 LO 신호 입력으로서 출력된 전력 합성 신호의 전체 또는 일부와 제1 레이더 수신 신호를 믹싱하여 제1 믹싱 값을 출력하고, 제1 믹싱 타이밍과 다른 제2 믹싱 타이밍에 LO 신호 입력으로서 전력 합성 신호의 전체 또는 일부와 제2 레이더 수신 신호를 믹싱하여 제2 믹싱 값을 출력할 수 있다. 로우 패스 필터(LPF)는, 제1 믹싱 값 및 제2 믹싱 값을 통과시켜 제1 믹싱 값 및 제2 믹싱 값 각각에서 저대역 신호만을 필터링하여 출력할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 로우 패스 필터(LPF)를 통과한 제1 믹싱 값 및 제2 믹싱 값을 디지털 값으로 변환할 수 있다.
예를 들어, 주파수 혼합기(MIX), 로우 패스 필터(LPF) 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 도 12의 수신 RFIC (RFIC_RX)에 포함되어 구현될 수 있다.
이상에서 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 송신 방법에 대하여 도 15를 참조하여 간략하게 다시 설명한다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 송신 방법에 대한 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 시분할 레이더 송신 방법은, 시간 분할된 제1 송신 시간 구간(T1)과 제2 송신 시간 구간(T2) 중 상기 제1 송신 시간 구간(T1) 동안, 송신 RFIC(RFIC_TX)가 제1 출력 포트(OUT1)와 제2 출력 포트(OUT2) 중 제1 출력 포트(OUT1)를 통해 제1 출력 신호를 출력하는 단계(S1510)와, 신호 합성 블록(610)이 제1 출력 신호를 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하는 단계(S1520)와, 제1 송신 안테나(TX_ANT1)가 제1 송신 시간 구간(T1) 동안, 제1 메인 전력 분배 신호를 토대로 제1 레이더 송신 신호를 출력하는 단계(S1530)와, 제2 송신 시간 구간(T2) 동안, 송신 RFIC(RFIC_TX)가 제2 출력 포트(OUT2)를 통해 제2 출력 신호를 출력하는 단계(S1540)와, 신호 합성 블록(610)이 제2 출력 신호를 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하는 단계(S1550)와, 제2 송신 안테나(TX_ANT2)가 제2 송신 시간 구간(T2) 동안, 제2 메인 전력 분배 신호를 토대로 제2 레이더 송신 신호를 출력하는 단계(S1560)와, 신호 합성 블록(610)이 제1 서브 전력 분배 신호 및 제2 서브 전력 분배 신호를 토대로 국부 발진 신호(LO 신호)를 출력하는 단계(S1570) 등을 포함할 수 있다.
한편, 시분할 레이더 장치(110)에서, 수신 안테나부(RANT)는 N개의 수신 안테나(RX_ANT 1 ~ RX_ANT N)를 포함할 수 있다. N은 2이상의 자연수이다.
N개의 수신 안테나는 서로 다른 수직높이를 갖고, N개의 수신 안테나 간의 수직 단차는 일정할 수 있다. 시분할 레이더 장치(110)는 N개의 수신 안테나 간의 수직 단차에 대응되는 거리 해상도를 가질 수 있다.
N개의 수신 안테나 간의 수직 단차는 광속을 제1 및 제2 레이더 송신 신호의 대역폭으로 나눈 값이 커질수록 크게 설정될 수 있다.
N개의 수신 안테나 간의 수직단차는 광속을 수신채널 개수에 해당하는 N으로 나눈 값이 커질수록 크게 설정될 수 있다.
N개의 수신 안테나 각각은 인쇄회로기판 상에 실장되되 실장된 높이가 서로 다를 수 있다.
제어 회로(113) 내 컨트롤러는, N개의 수신 안테나 각각을 통해 수신되는 레이더 수신 신호에 대응되는 디지털 신호에 대하여, N개의 수신 안테나 간의 수직 단차에 해당하는 간격만큼 차이를 두고, 고속 푸리에 변환 처리를 수행하고, 고속 푸리에 변환 처리를 통해 얻어진 N개의 수신 채널 별 고속 푸리에 변환 처리 데이터를 합성하여 합성 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 송신 안테나부(TANT)로 제공하는 신호 출력 이외에 국부 발진 신호(LO 신호)를 위한 별도의 신호 출력을 구비하지 않아고, 정상적인 동작을 할 수 있는 시분할 레이더 장치(110) 및 시분할 레이더 송신 방법을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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Claims (16)

  1. 시분할 레이더 장치에 있어서,
    시분할 송신이 되는 N(N은 2 이상의 자연수)개의 송신 안테나를 포함하되, 상기 N개의 송신 안테나는, 상기 N개의 송신 안테나에 대응되는 N개의 시분할 된 송신 시간 구간 중 제1 송신 시간 구간에 제1 레이더 송신 신호를 출력하는 제1 송신 안테나와, 상기 N개의 시분할된 송신 시간 구간 중 상기 제1 송신 시간 구간에 이어서 제2 송신 시간 구간에 제2 레이더 송신 신호를 출력하는 제2 송신 안테나를 포함하는 송신 안테나부;
    송신 안테나 개수와 동일한 개수인 N개의 출력 포트를 포함하되, 상기 N개의 출력 포트는 상기 제1 송신 안테나 및 상기 제2 송신 안테나와 대응되는 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트를 포함하고, 상기 제1 송신 시간 구간과 대응되어 활성화된 상기 제1 출력 포트를 통해 제1 출력 신호를 출력하고, 상기 제2 송신 시간 구간과 대응되어 활성화된 상기 제2 출력 포트를 통해 제2 출력 신호를 출력하는 송신 RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit); 및
    상기 제1 출력 신호를 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하고, 상기 제1 메인 전력 분배 신호를 상기 제1 송신 안테나로 출력하고, 상기 제1 서브 전력 분배 신호를 토대로 국부 발진 신호를 출력하고, 상기 제2 출력 신호를 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하고, 상기 제2 메인 전력 분배 신호를 상기 제2 송신 안테나로 출력하고, 상기 제2 서브 전력 분배 신호를 토대로 국부 발진 신호를 출력하는 신호 합성 블록를 포함하는 시분할 레이더 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 합성 블록은,
    상기 제1 출력 신호를 상기 제1 메인 전력 분배 신호와 상기 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제1 전력 분배기;
    상기 제2 출력 신호를 상기 제2 메인 전력분배신호와 상기 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제2 전력 분배기; 및
    상기 제1 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 서브 전력 분배 신호와, 상기 제2 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 서브 전력 분배 신호를 합성하고, 전력 합성 신호를 상기 국부 발진 신호로 출력하는 전력 합성기를 포함하고,
    상기 제1 송신 안테나는, 상기 제1 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 시간 구간에 제1 레이더 송신 신호로서 출력하고, 상기 제2 송신 안테나는, 상기 제2 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 메인 전력 분배 신호를 상기 제1 송신 시간 구간과 다른 제2 송신 시간 구간에 제2 레이더 송신 신호로서 출력하는 시분할 레이더 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전력 분배기는, 상기 제1 출력 신호의 전력을 대칭적으로 분배하여, 동일 전력을 갖는 상기 제1 메인 전력 분배 신호와 상기 제1 서브 전력 분배 신호를 출력하는 시분할 레이더 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전력 분배기는, 상기 제1 출력 신호의 전력을 비 대칭적으로 분배하여, 서로 다른 전력을 갖는 상기 제1 메인 전력 분배 신호와 상기 제1 서브 전력 분배 신호를 출력하는 시분할 레이더 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전력 분배기는, 상기 제2 출력 신호의 전력을 대칭적으로 분배하여, 동일 전력을 갖는 상기 제2 메인 전력 분배 신호와 상기 제2 서브 전력 분배 신호를 출력하는 시분할 레이더 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전력 분배기는, 상기 제2 출력 신호의 전력을 비 대칭적으로 분배하여, 서로 다른 전력을 갖는 상기 제2 메인 전력 분배 신호와 상기 제2 서브 전력 분배 신호를 출력하는 시분할 레이더 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제1 레이더 수신 신호를 상기 제1 송신 시간 구간과 대응되는 제1 수신 시간대에 수신하고, 상기 제2 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제2 레이더 수신 신호를 상기 제2송신 시간 구간과 대응되는 제2 수신 시간대에 수신하며, 하나 이상의 수신 안테나를 포함하는 수신 안테나부; 및
    상기 전력 합성기에서 출력된 상기 전력 합성 신호를 상기 국부 발진 신호로서 입력받고, 상기 수신 안테나부로부터 수신된 상기 제1 레이더 수신 신호 및 상기 제2 레이더 수신 신호를 입력받는 수신 RFIC를 더 포함하는 시분할 레이더 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수신 RFIC는,
    제1 믹싱 타이밍에 상기 전력 합성 신호의 전체 또는 일부와 상기 제1 레이더 수신 신호를 믹싱하여 제1 믹싱 값을 출력하고, 상기 제1 믹싱 타이밍과 다른 제2 믹싱 타이밍에 상기 전력 합성 신호의 전체 또는 일부와 상기 제2 레이더 수신 신호를 믹싱하여 제2 믹싱 값을 출력하는 주파수 혼합기;
    상기 제1 믹싱 값 및 상기 제2 믹싱 값이 통과하는 로우 패스 필터; 및
    상기 로우 패스 필터를 통과한 상기 제1 믹싱 값 및 상기 제2 믹싱 값을 디지털 값으로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하는 시분할 레이더 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 송신 RFIC는, 제3 출력 포트를 더 포함하고, 상기 제1 송신 시간 구간과 상기 제2 송신 시간 구간과 시분할된 제3 송신 시간 구간과 대응되어 활성화된 상기 제3 출력 포트를 통해 제3 출력 신호를 더 출력하고,
    상기 제3 출력 신호를 제3 메인 전력 분배 신호와 제3 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제3 전력 분배기; 및
    상기 제3 전력 분배기에서 출력된 상기 제3 메인 전력 분배 신호를 상기 제1 송신 시간 구간 및 상기 제2 송신 시간 구간과 다른 제3 송신 시간 구간에 제3 레이더 송신 신호로서 출력하는 제3 송신 안테나를 더 포함하고,
    상기 전력 합성기는,
    상기 제1 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 서브 전력 분배 신호와, 상기 제2 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 서브 전력 분배 신호와, 상기 제3 전력 분배기에서 출력된 상기 제3 서브 전력 분배 신호를 합성하여, 상기 전력 합성 신호를 상기 국부 발진 신호로서 출력하고,
    상기 수신 안테나부는,
    상기 제3 레이더 송신 신호가 주변에 반사된 제3 레이더 수신 신호를 상기 제3 송신 시간 구간과 대응되는 제3 수신 시간대에 더 수신하고,
    상기 수신 RFIC는,
    상기 전력 합성기에서 출력된 전력 합성 신호를 입력받고, 상기 수신 안테나부로부터 수신된 상기 제1 레이더 수신 신호, 상기 제2 레이더 수신 신호 및 상기 제3 레이더 수신 신호를 입력받고, 상기 제1 레이더 수신 신호, 상기 제2 레이더 수신 신호 및 상기 제3 레이더 수신 신호 중 하나를 상기 전력 합성 신호와 믹싱하는 시분할 레이더 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전력 분배기 및 상기 제2 전력 분배기는 윌킨스(Wilkinson) 전력 분배기이고, 상기 전력 합성기는 윌킨스(Wilkinson) 전력 합성기인 시분할 레이더 장치.
  11. 시분할 레이더 송신 방법에 있어서,
    송신 RFIC가 제1 출력 포트와 제2 출력 포트 중 상기 제1 출력 포트를 통해 제1 출력 신호를 출력하는 단계;
    신호 합성 블록이 상기 제1 출력 신호를 제1 메인 전력 분배 신호와 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하는 단계;
    시간 분할된 제1 송신 시간 구간과 제2 송신 시간 구간 중 제1 송신 시간 구간 동안, 제1 송신 안테나가 상기 제1 메인 전력 분배 신호를 토대로 제1 레이더 송신 신호를 출력하는 단계;
    상기 송신 RFIC가 상기 제2 출력 포트를 통해 제2 출력 신호를 출력하는 단계;
    상기 신호 합성 블록이 상기 제2 출력 신호를 제2 메인 전력 분배 신호와 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하는 단계;
    시간 분할된 상기 제1 송신 시간 구간과 상기 제2 송신 시간 구간 중 상기 제2 송신 시간 구간 동안, 제2 송신 안테나가 상기 제2 메인 전력 분배 신호를 토대로 제2 레이더 송신 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 신호 합성 블록이 상기 제1 서브 전력 분배 신호 및 상기 제2 서브 전력 분배 신호를 토대로 국부 발진 신호를 출력하는 단계; 를 포함하는 시분할 레이더 송신 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 신호 합성 블록은,
    상기 제1 출력 신호를 상기 제1 메인 전력 분배 신호와 상기 제1 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제1 전력 분배기;
    상기 제2 출력 신호를 상기 제2 메인 전력분배신호와 상기 제2 서브 전력 분배 신호로 분배하여 출력하는 제2 전력 분배기; 및
    상기 제1 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 서브 전력 분배 신호와, 상기 제2 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 서브 전력 분배 신호를 합성하고, 전력 합성 신호를 상기 국부 발진 신호로 출력하는 전력 합성기를 포함하고,
    상기 제1 송신 안테나는, 상기 제1 전력 분배기에서 출력된 상기 제1 메인 전력 분배 신호를 제1 송신 시간 구간에 제1 레이더 송신 신호로서 출력하고, 상기 제2 송신 안테나는, 상기 제2 전력 분배기에서 출력된 상기 제2 메인 전력 분배 신호를 상기 제1 송신 시간 구간과 다른 제2 송신 시간 구간에 제2 레이더 송신 신호로서 출력하는 시분할 레이더 송신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전력 분배기는, 상기 제1 출력 신호의 전력을 대칭적으로 분배하여, 동일 전력을 갖는 상기 제1 메인 전력 분배 신호와 상기 제1 서브 전력 분배 신호를 출력하는 시분할 레이더 송신 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전력 분배기는, 상기 제1 출력 신호의 전력을 비 대칭적으로 분배하여, 서로 다른 전력을 갖는 상기 제1 메인 전력 분배 신호와 상기 제1 서브 전력 분배 신호를 출력하는 시분할 레이더 송신 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 전력 분배기는, 상기 제2 출력 신호의 전력을 대칭적으로 분배하여, 동일 전력을 갖는 상기 제2 메인 전력 분배 신호와 상기 제2 서브 전력 분배 신호를 출력하는 시분할 레이더 송신 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2 전력 분배기는, 상기 제2 출력 신호의 전력을 비 대칭적으로 분배하여, 서로 다른 전력을 갖는 상기 제2 메인 전력 분배 신호와 상기 제2 서브 전력 분배 신호를 출력하는 시분할 레이더 송신 방법.
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