KR0155343B1 - 펄스형 자동 이득 조정장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 펄스형 자동 이득 조정장치 및 방법을 공개한다. 그 장치는 입력한 레이다 에코 신호를 오차 신호에 응답하여 감쇄하고, 감쇄된 신호를 출력하는 감쇄수단과, 감쇄된 신호를 입력하여 작은 신호를 검파하는 검파수단과, 큰 신호를 검파하기 위해 입력한 검파수단의 출력의 로그 값을 취하는 로그 증폭수단과, 로그 증폭수단의 출력과 레인지 게이트 펄스를 입력하여 에코신호와 클러터 신호등의 피크치를 검출하는 피크 검출수단과, 피크치를 기준치와 비교하여 오차값을 출력하는 비교수단과, 및 입력한 비교수단의 출력을 직류값으로 변환하여 출력하는 적분수단을 구비하는 것을 특징으로 하며, 그 방법은 유입한 레이다의 에코 신호를 이득 조정용 값에 따라 감쇄하는 신호 감쇄단계와, 감쇄된 신호의 작은 신호 성분을 검파하는 단계와, 에코신호의 큰 신호 성분을 검파하기 위해 로그 값을 취하는 단계와, 레인지 게이트 펄스에 따라 검파된 신호의 이득을 조정하는 단계와, 기준값과 이득 조정된 값을 비교하여 오차값을 구하는 단계와, 및 오차값을 직류값으로 변환하여 이득 조정용 값을 구하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하고, 3차원 레이다 수신기에서, 타겟을 추적할 경우에 아주 적합한 회로로서, 외부 타 장비와의 연동이 가능하고, 자동으로 이득을 조정함으로서, 후단 회로에 대한 포화현상을 막아주기 때문에, 안정한 수신기 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.
Description
제1도는 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 조정장치의 블럭도이다.
제2도는 제1도에 도시된 검파부의 본 발명에 의한 세부적인 블럭도이다.
제3도는 제1도에 도시된 피크 검출부의 본 발명에 의한 세부적인 블럭도이다.
제4a~제4b도는 제3도에 도시된 피크 검출부의 기능을 설명하기 위한 에코 신호 및 레인지 게이트 펄스의 파형도들이다.
제5도는 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 조정방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
본 발명은 레이다(Radar) 수신기에 사용되는 자동 이득 조정기에 관한 것으로, 특히, 3차원 레이다 수신기에 입력되는 입력신호 전력의 강약에 따라 그 신호의 이득을 자동으로 조정하는 육상 및 해상 레이다등에 응용이 가능한 펄스형 이득 조정장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 레이다 수신기에서 추적기능을 갖는 시스템에 자동 이득 조정기를 갖출려면 별도의 레인지 트랙커 회로(Range Tracker Circuit)가 추가되었다. 여기서는 추적 레이다에서 에코(echo) 신호를 받아 신호처리하여 그 신호처리된 것을 레인지 트랙커 회로로 출력하고, 레인지 트랙커 회로는 레인지 게이트 펄스를 발생시켜 자동 이득 조정기로 보낸다.
여기서, 레인지 게이트 펄스(Range Gate Pulse)란, 펄스 반복 주파수(PRF:Pulse Repeat Frequency 이하 PRF)내에서 어느 구간의 이득만을 조정하고자 할 때 사용되는 리셋 스위치를 구동시키는 펄스를 말한다.
그리고, 자동 이득 조정기는 레인지 게이트 펄스를 입력하여 구간별로 자동적으로 에코신호의 이득을 조정하였다. 즉, 종래의 이득조정기는 별도의 레인지 트랙커 회로를 갖추고 있기 때문에 부수 회로의 설치가 필요하고 그 모듈만으로는 다른 추적 레이다 수신기에 응용하기가 어렵다. 즉, 다른 추적 레이다 수신기에 맞게 트랙커 회로가 셋업(setup)되야 하기 때문에 그 회로의 수정을 통해서만 다른 수신기에 응용되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 추적 레이다 수신기를 위한 자동 이득 조정기에 레인지 트랙커 회로 대신에 간단한 회로의 레인지 게이트 펄스 입력 처리 회로를 추가하여 에코신호를 구간별로 자동이득 조정할 수 있는 펄스형 자동 이득 조정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 조정 장치에서 수행되는 자동 이득 조정 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 3차원 레이다의 펄스형 자동 이득 조정장치는 입력한 레이다 에코 신호를 오차 신호에 응답하여 감쇄하고, 감쇄된 신호를 출력하는 감쇄수단과, 상기 감쇄된 신호를 입력하여 작은 신호를 검파하는 검파수단과, 큰 신호를 검파하기 위해 입력한 상기 검파수단의 출력의 로그(log) 값을 취하는 로그 증폭수단과, 상기 로그 증폭수단의 출력과 레인지 게이트 펄스를 입력하여 에코신호와 클러터 신호등의 피크치를 검출하는 피크 검출수단과, 상기 피크치를 기준치와 비교하여 오차값을 출력하는 비교수단과, 및 입력한 상기 비교수단의 출력을 직류값으로 변환하여 출력하는 적분수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 3차원 레이다의 펄스형 자동 이득 조정 방법은 유입한 레이다의 에코 신호를 이득 조정용 값에 따라 감쇄하는 신호 감쇄단계와, 감쇄된 상기 에코신호의 작은 신호 성분을 검파하는 제1검파단계와, 상기 에코신호의 큰 신호 성분을 검파하기 위해 로그 값을 취하는 제2검파단계와, 레인지 게이트 펄스에 따라 상기 검파된 신호의 이득을 조정하는 이득 조정단계와, 기준값과 상기 이득 조정된 값을 비교하여 오차값을 구하는 오차값 획득 단계와, 상기 오차값을 직류값으로 변환하여 상기 이득 조정용 값을 구하는 조정값 획득 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 조정장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 조정장치의 블럭도로서, 감쇄부(10), 커플링부(12), 검파부(14), 로그 증폭부(16), 피크 검출부(18), 비교부(20), 적분기(22) 및 버퍼(24)로 구성된다.
제2도는 제1도에 도시된 검파부(14)의 세부적인 블럭도로서, 쇼트키 다이오드(30), 비디오 증폭기(32) 및 저역 통과 필터(34)로 구성된다.
제5도는 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 조정방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
감쇄부(10)는 입력단자 IN1으로 입력된 레이다의 에코신호(제80단계)를 제1도에 도시된 버퍼(24)를 통해 입력되는 이득 조정용 값에 응답하여 소정값으로 감쇄한다(제80단계). 커플링부(12)는 감쇄부(10)의 출력신호를 커플링해서 검파부(14)로 출력한다. 검파부(14)는 포락선(envelop) 검파부(14)로서, 종래의 레이다 수신기를 탐지모드로만 사용하는 레이다 노말 모드의 자동 이득 조정장치에서는 그 사용되는 영역이 선형 영역이든지 제곱근 영역이든지 하나의 영역만을 선택하여야 했다.
그러나, 본 발명에 의한 추적 모드가 가능한 펄스형 자동 이득 조정장치에서, 검파부(14)의 쇼트키 다이오드(30)는 제곱근 영역을 사용하여 작은 신호만을 검파한다(제82단계). 여기서 사용된 쇼트키 다이오드(30)는 턴-온(Turn-On)전압이 필요하기 때문에 다이오드(30)의 옵셋 조정이 가능한 비디오 증폭기(32)가 쇼트키 다이오드(30)의 후단에 연결되었다. 이 때는 약 3볼트(Volt)의 옵셋 전압이 발생한다. 이러한 비디오 증폭기(32)는 온도 보상의 기능을 겸한다. 또한 저역 통과 필터(34)는 비디오 증폭기(32)에서 출력되는 검파된 에코신호의 고주파 성분을 제거한다.
종래의 노말 모드의 자동 이득 조정장치의 경우, 고주파 성분이 제거되어 제2도에 도시된 출력단자 OUT로 출력되는 신호는 제1도에 도시된 로그 증폭부(16)가 아닌 비교부(20)로 입력된다. 비교부(20)는 입력단자 IN2로 입력되는 기준값과 검파부(14)에서 출력되는 값을 비교하여 뺄셈하고, 그 오차값을 적분기(22)와 버퍼(24)를 통하여 감쇄기(10)의 이득 조정용 값으로 출력한다. 이러한 노말 모드의 자동 이득 조정장치는 추적 모드로 사용될 수 없다.
그러므로, 추적 모드를 위한 제1도에 도시된 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 조정장치는 고주파 성분이 제거된 저역통과 필터(34)의 출력단자 OUT를 통해서 출력되는 에코신호는 로그 증폭부(16)로 입력되어 로그 값이 취해지는데, 이는 큰 신호를 압축하기 위해서이다(제84단계). 로그 증폭부(16)는 60데시벨(㏈)의 입력 다이나믹 레인저를 갖으며, 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 조정장치가 좋은 스태틱 레귤레이션(Static regulation)을 갖게 하기 위해서 사용된다. 여기서 스태틱 레귤레이션이란, 출력신호에 대한 입력신호의 압축비를 말하는 것으로, 들어오는 신호에 따라 출력신호를 일정하게 출력하기 위해서는 좋은 압축비를 갖는 자동 이득 조정장치가 설계되어야 하기 때문이다.
로그 증폭부(16)로부터 출력되는 신호는 제1도에 도시된 피크 검출부(18)로 입력된다.
제3도는 제1도에 도시된 피크 검출부(18)의 본 발명에 의한 세부적인 블럭도로서, 로그 증폭부(16)의 출력을 입력하며, 이상적 다이오드와 근접한 특성을 가진 다이오드부(40), 다이오드부(40)의 출력을 안정시키기 위한 버퍼(42), 고속 비교부(46)의 출력에 따라 다이오드부(40)의 출력을 리셋시키는 리셋부(44) 및 입력한 레인지 게이트 펄스의 크기를 안정시키기 위한 고속 비교부(46)로 구성된다.
제3도에 도시된 다이오드부(40)는 양의 입력단자로 저항(R2)(50)을 통해 로그 증폭부(16)의 출력을 입력하는 연산증폭기(53), 한쪽은 연산증폭기(53)의 음의 입력에 연결되고, 다른 쪽은 접지되는 저항(R1)(52), 로그 증폭부(16)의 출력과 연산증폭기(53)의 양의 입력단자 사이에 연결되는 저항(R2)(50), 연산증폭기(53)의 양의 입력과 연산증폭기(53)의 출력과 연결되는 제1다이오드(D1)(48), 제1다이오드(D1)(48)와 병렬로 연결되는 커패시터(C)(46), 및 음의 단자가 연산증폭기(53)의 출력과 연결되고, 양의 단자가 소스와 연결되는 제2다이오드(D2)(54)로 구성된다.
리셋부(44)는 고속 비교부(46)의 출력에 연결되는 게이트와, 다이오드부(40)의 음의 단자에 연결되는 소스와, 접지되는 드레인을 가지는 N형 MOSFET(60), 및 한쪽은 N형 MOSFET(60)의 소스와 연결되고, 다른 한쪽은 다이오드부(40)의 음의 단자와 연결되는 저항(R3)(56)으로 구성된다.
제4a~제4b도는 제3도에 도시된 피크 검출부(18)의 기능을 설명하기 위한 도면으로, 제4a도는 에코 신호 및 클러터 신호의 파형도이고, 제4b도는 레인지 게이트 펄스의 파형도이다.
이러한 피크 검출부(18)는 펄스 반복 주파수내에 들어 온 에코 신호(70)와 클러터(잡음 따위)(72)등의 피크치를 검출하는 기능을 한다. 먼저, 입력단자 IN1을 통해서 저항(R2)(50)으로 로그값이 취해진 에코신호가 다이오드부(40)으로 입력된다. 이 입력신호가 '0'보다 크면 다이오드부(40)의 출력신호는 입력신호가 되고, '0'보다 적으면 출력신호는 '0'이다. 즉, 연산증폭기(53)의 출력이 정일때, 부궤환 루프의 제1 및 제2다이오드(D1 및 D2)(48 및 54)는 순방향이 된다.
리셋부(44)는 고속으로 스위칭될 수 있도록 저항(R3)(56)과 MOSFET(60)로 구성되어, 레이다에서 목표를 맞고 되돌아 온 에코신호를 계속해서 추적할 경우에 유리하도록 하였다. 즉, 빠른 근접 시간을 갖도록 MOSFET(60)로 구현하였다. 제3도에 도시된 입력단자 IN1으로 입력된 에코신호의 피크치를 유지하고, 어느 구간의 에코 신호 피크치를 리셋시키기 위해서 리셋부(44)를 이용한다. 리셋부(44)는 다이오드부(40)의 출력을 고속 비교부(46)의 출력에 응답하여 접지시키는, 즉, 리셋시키는, 역할을 한다.
고속 비교부(46)는 입력단자 IN2로 제4b도에 도시된 레인지 게이트 펄스를 입력하여 수십 나노(nano)초의 동작을 하고, 리셋부(44)가 고속으로 스위칭되도록 구동 신호를 MOSFET(60)의 게이트로 출력함으로서, 구간 자동 이득 조정이 된다(제86단계).
피크치를 검출하는 이유는 모든 주파수 범위에 존재하는 에코신호와 클러터 신호를 구분해서 자동 이득 조정이 가능하도록 하기 위해서이다.
제3도에 도시된 출력단자 OUT를 통해서 출력되는 리셋된 에코신호는 비교부(20)로 입력된다. 비교부(20)는 이득이 1인 차동 증폭기로 구현될 수 있으며, 비교부(20)는 입력단자 IN2로 입력한 신호를 에코신호와 감산하여 오차값을 발생한다(제88단계). 적분기(22)는 오차값을 입력하여, 즉, 적분된 값을 취하여, 깨끗한 직류성분으로 오차값을 변환시켜 준다. 적분기(24)는 2차의 저역 통과 필터로 댐핑 계수를 고려하여 오버 댐핑되지 않도록 세심하게 설계한다. 적분기(24)의 저항과 콘덴서값에 의존하는 시정수는 전체 루프의 지연관계에 영향을 미치는 부분이다.
한편, 적분기(24)의 출력이 이득 조정용 값으로 감쇄부(10)로 입력된다(제90단계). 감쇄부(10)는 일반적으로 전압 제어형 감쇄기이며, 만일, 감쇄부(10)의 내부가 핀 다이오드로 구성될 경우, 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 조정장치의 폐루프 전체 전달함수 및 루프 필터인 적분기(22)의 전달함수가 고려된다. 만일, 2차 저역 통과 필터의 댐핑을 고려하지 않으면 감쇄기(10)와의 댐핑현상이 발생하므로, 이 때는 적절한 댐핑값이 주어진다.
가장 이상적인 자동 이득 조정은 스태틱 레귤레이션이 '0'인 것이지만 실제적으로는 '0'일 수 없으며, 본 발명에 의한 회로에서는 0.12의 스태틱 레귤레이션을 갖도록 하였다.
즉, 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 장치는 레이다의 추적모드를 위해 검파부(14)에서 출력되는 신호의 크기에 따라 넓은 다이나믹 레인지를 위해 로그 증폭부(16)와, 및 펄스 반복 주파수(PRF:Pulse Repeat Frequency 이하 PRF)내에 있는 타겟(Target)신호의 크기에 따른 이득을 자동적으로 조정하기 위해서 피크 검출(18)를 레이다의 노말 모드에 부가적으로 사용한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 펄스형 자동 이득 조정장치 및 방법은 3차원 레이다 수신기에서, 타겟을 추적할 경우에 아주 적합한 회로로서, 외부 타 장비와의 연동이 가능하고, 자동으로 이득을 조정함으로서, 후단 회로에 대한 포화현상을 막아주기 때문에, 안정한 수신기 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.
Claims (8)
- 3차원 레이다의 펄스형 자동 이득 조정장치에 있어서, 입력한 레이다 에코 신호를 오차 신호에 응답하여 감쇄하고, 감쇄된 신호를 출력하는 감쇄수단; 상기 감쇄된 신호를 입력하여 작은 신호를 검파하는 검파수단; 큰 신호를 검파하기 위해 입력된 상기 검파수단의 출력의 로그 값을 취하는 로그 증폭수단; 상기 로그 증폭수단의 출력과 레인지 게이트 펄스를 입력하여 에코신호와 클러터 신호등의 피크치를 검출하는 피크 검출수단; 상기 피크치를 기준치와 비교하여 오차값을 출력하는 비교수단; 및 입력한 상기 비교수단의 출력을 직류값으로 변환하여 출력하는 적분수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 펄스형 자동 이득 조정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 검파수단은 상기 작은 신호를 검파하는 쇼트키 다이오드; 상기 쇼트키 다이오드의 출력을 입력하여 상기 쇼트키 다이오드의 옵셋을 조정하는 비디오 증폭기; 및 입력한 상기 비디오 증폭기의 출력의 고주파 성분을 제거하여 출력하는 저역 통과 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 펄스형 자동 이득 조정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 비교수단은 이득이 1이고, 상기 피크 검출수단의 출력에서 상기 기준치를 감산하고, 감산된 결과인 상기 오차값을 상기 적분수단으로 출력하는 차동 증폭기인 것을 특징으로 하는 펄스형 자동 이득 조정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 피크 검출수단은 양의 단자로 상기 로그 증폭수단의 출력을 입력하며, 이상적 다이오드와 근접한 특성을 가진 다이오드; 입력한 상기 레인지 게이트 펄스의 크기를 안정시키기 위한 고속 비교수단; 상기 고속 비교수단의 출력에 따라 상기 다이오드의 출력을 리셋시키는 리셋수단; 및 상기 다이오드의 출력을 안정시키기 위한 버퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 펄스형 자동 이득 조정장치.
- 제4항에 있어서, 상기 리셋 수단은 상기 고속 비교수단의 출력에 연결되는 게이트와, 상기 다이오드의 음의 단자에 연결되는 소스와, 접지되는 드레인을 가지는 N형 MOSFET; 및 한쪽은 상기 N형 MOSFET의 소스와 연결되고, 다른 한쪽은 상기 다이오드의 음의 단자와 연결되는 제1저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 펄스형 자동 이득 조정장치.
- 제5항에 있어서, 상기 다이오드는 양의 입력단자로 상기 로그 증폭수단의 출력을 입력하는 연산증폭기; 한쪽은 상기 연산증폭기의 음의 입력에 연결되고, 다른 쪽은 접지되는 제2저항; 상기 로그 증폭수단의 출력과 상기 연산증폭기의 양의 입력단자 사이에 연결되는 제3저항; 상기 연산증폭기의 양의 입력과 상기 연산증폭기의 출력과 연결되는 제1다이오드; 상기 제1다이오드와 병렬로 연결되는 커패시터; 음의 단자가 상기 연산증폭기의 출력과 연결되고, 양의 단자가 상기 소스와 연결되는 제2다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 펄스형 자동 이득 조정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 펄스형 자동 이득 조정장치는 레이다의 탐지모드 및 추적모드에서 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 펄스형 자동 이득 조정장치.
- 3차원 레이다의 펄스형 자동 이득 조정 방법에 있어서, 유입한 레이다의 에코 신호를 이득 조정용 값에 따라 감쇄하는 신호 감쇄단계; 감쇄된 상기 에코신호의 작은 신호 성분을 검파하는 제1검파단계; 상기 에코신호의 큰 신호 성분을 검파하기 위해 로그 값을 취하는 제2검파단계; 레인지 게이트 펄스에 따라 상기 검파된 신호의 이득을 조정하는 이득 조정단계; 기준값과 상기 이득 조정된 값을 비교하여 오차값을 구하는 오차값 획득 단계; 및 상기 오차값을 직류값으로 변환하여 상기 이득 조정용 값을 구하는 조정값 획득 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 펄스형 자동 이득 조정방법.
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KR100926531B1 (ko) * | 2008-02-27 | 2009-11-12 | 한국항공우주연구원 | 발사체 탑재용 트랜스폰더에서 레이다 rf 펄스신호의피크전력 검출 회로 |
-
1995
- 1995-08-30 KR KR1019950027711A patent/KR0155343B1/ko active IP Right Grant
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7986262B2 (en) | 2006-09-29 | 2011-07-26 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Radar tracking device and method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR970013657A (ko) | 1997-03-29 |
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