KR100713155B1 - 단일 원형편파안테나를 구비한 레이더 시스템 - Google Patents

단일 원형편파안테나를 구비한 레이더 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR100713155B1
KR100713155B1 KR1020050063434A KR20050063434A KR100713155B1 KR 100713155 B1 KR100713155 B1 KR 100713155B1 KR 1020050063434 A KR1020050063434 A KR 1020050063434A KR 20050063434 A KR20050063434 A KR 20050063434A KR 100713155 B1 KR100713155 B1 KR 100713155B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
polarizer
circularly polarized
received
amplifier
Prior art date
Application number
KR1020050063434A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070008312A (ko
Inventor
권상욱
홍성철
송인상
김동균
김정근
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050063434A priority Critical patent/KR100713155B1/ko
Priority to US11/441,081 priority patent/US7515099B2/en
Priority to EP06253463A priority patent/EP1744172A1/en
Priority to JP2006192371A priority patent/JP4387383B2/ja
Publication of KR20070008312A publication Critical patent/KR20070008312A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100713155B1 publication Critical patent/KR100713155B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/12—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes
    • H03D7/125—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing by means of semiconductor devices having more than two electrodes with field effect transistors
    • 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
    • G01S7/024—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using polarisation effects
    • G01S7/026—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using polarisation effects involving the transmission of elliptically or circularly polarised waves
    • 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
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/034—Duplexers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • H01Q9/0435—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave using two feed points

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

단일 원형편파안테나를 이용하는 레이더 시스템이 개시된다. 본 레이더 시스템은, 소정의 송신신호를 생성하는 송신단, 송신신호를 원형편파신호 형태로 방사한 후, 반사신호를 수신하는 원형편파안테나, 원형편파안테나에서 수신되는 수신신호를 송신신호와 격리시켜 후단으로 출력하는 편파기, 및, 편파기로부터 출력되는 수신신호를 수신하며, 송신단으로부터 누설되는 누설신호를 소정의 믹서 스위칭 신호로 사용하여 수신신호를 소정 주파수 신호로 변환한 후 출력하는 수신단을 포함한다. 이에 따라, 초소형, 고감도 레이더 시스템을 구현할 수 있다.
레이더 시스템, 원형편파안테나, 편파기, 싱글엔디드 믹서

Description

단일 원형편파안테나를 구비한 레이더 시스템 { Radar system comprising single circularly polarized antenna }
도 1A 및 도 1B는 종래 레이더 시스템의 문제점을 설명하기 위한 모식도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 시스템의 구성을 나타내는 모식도,
도 3은 도 2의 레이더 시스템에서 사용되는 믹서의 구성을 나타내는 회로도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이더 시스템의 구성을 나타내는 모식도, 그리고,
도 5는 도 4의 레이더 시스템에서 사용되는 싱글엔디드 믹서의 구성을 나타내는 회로도이다.
* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110, 210 : 원형편파안테나 120, 220 : 편파기
130, 230 : 송신단 140, 240 : 수신단
131, 231 : 오실레이터 132 : 디렉셔널 커플러
133, 232 : 증폭기 141 : 증폭기
142 : 믹서 143, 244 : 필터
241 : 제1 증폭기 242 : 제2 증폭기
243 : 싱글엔디드 믹서
본 발명은 원형편파를 이용한 레이더 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단일 원형편파안테나를 이용하여 원형편파신호를 송수신할 수 있는 초소형, 고감도 레이더 시스템에 관한 것이다.
레이더 시스템이란 안테나를 이용하여 전파를 자유공간(free space)로 방사한 후 목표 물체로부터 반사되어 오는 전파를 수신함으로써, 목표 물체와의 거리, 위치 등을 감지하는 시스템을 의미한다. 이러한 레이더 시스템은 군사용 레이더나 기상관측용 레이더와 같이 대형 시스템으로 구현될 수도 있으나, 최근 들어 차량 후면 감지기 등과 같이 일반인들이 사용할 수 있는 소형 시스템으로도 구현되고 있다.
레이더 시스템은 전파를 송수신하기 위해서 안테나를 필수적으로 사용한다. 안테나는 편파 특성에 따라 선형편파안테나 및 원형편파안테나로 구분된다. 선형편파안테나란 전계(E-field)가 전파의 진행방향과 직각 방향으로 직선 모양의 벡터 궤적을 이루면서 진행하는 선형편파(Linearly polarized wave : LP)를 송수신하는 안테나를 의미한다. 원형편파안테나란, 전계가 진동평면상에서 회전하면서 원형 용수철 모양의 궤적을 이루면서 진행하는 원형편파 (circularly polarized wave : CP)를 송수신하는 안테나를 의미한다. 원형편파는 파가 오른쪽으로 회전하면서 진 행하는 우향 원형편파(right-hand circularly polarized wave : RHCP)와 왼쪽으로 회전하면서 진행하는 좌향 원형편파(left-hand circularly polarized wave : LHCP)로 구분할 수 있다.
원형편파안테나를 사용하는 경우, 송신신호를 좌향 원형편파 형태로 출력하면, 목표 물체에 반사될 때 편파 특성이 바뀌어서 우향 원형편파가 된다. 따라서, 송신 안테나로 좌향원형편파안테나를 이용하였을 경우, 수신안테나로는 우향원형편파안테나를 사용하여야만 목표물체에서 반사되는 신호를 수신할 수 있게 된다. 이와 같이, 원형편파안테나를 사용하는 레이더 시스템의 경우, 편파특성이 서로 반대가 되는 두 개의 안테나를 이용하여야만 한다. 하지만, 두 개의 안테나를 이용하는 경우 레이더 시스템의 크기가 매우 커진다는 문제점이 있었다. 따라서, 종래에는 소형 레이더 시스템을 구현하기 위해서는 하나의 선형편파안테나를 이용하는 것이 일반적이었다.
하나의 선형편파안테나를 이용하는 경우, 송신신호 및 수신신호 간의 간섭 문제가 발생한다. 이를 방지하기 위해서, 송신단 및 수신단을 격리시킬 수 있는 써큘레이터(circulator)나 커플러(coupler)를 사용한다.
써큘레이터를 사용하는 경우, 밀리미터 파(Millimeter-wave) 대역과 같이 높은 주파수 대역에서는 송신단 및 수신단 사이의 격리도가 낮아지기 때문에, 높은 출력전력을 가지는 송신단의 신호가 수신단으로 흘러 들어가게 된다. 이에 따라, 레이더 시스템의 수신감도가 떨어지게 되므로, 미약한 수신 신호를 검출하는 것이 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 송신단의 큰 누설신호(Leakage Signal)로 인항 수신단의 잡음지수(Noise Figure)가 나빠지게 된다는 문제점도 있었다. 또한, 수신단을 구성하는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)나 믹서(mixer)를 포화(saturation)시켜 전체 레이더 시스템의 특성을 열화시킨다는 문제점도 있었다.
한편, 커플러를 사용하는 경우, 커플러의 한쪽 포트를 50 옴(Ω)과 같은 저항으로 종단을 시키기 때문에, 송신전력의 절반이 종단저항에서 소모된다. 또한, 수신될 경우에도 절반의 전력이 송신단으로 흘러들어가게 된다. 따라서, 이론적으로는 6dB의 전력 손실이 발생한다. 밀리미터파 대역에서 동작하는 회로의 경우, 주파수 특성을 높이기 위해서 크기가 작은 소자를 사용하므로 높은 출력을 얻기가 힘이 든다. 따라서 6dB 정도의 전력 손실이 발생하면 밀리미터파 대역 레이더 시스템의 성능에 심각한 영향을 미치게 될 뿐더러, 레이더 시스템의 신호대잡음비(signal-to-noise ratio : SNR) 특성을 열화시킨다는 문제점이 생긴다.
도 1A 및 도 1B는 선형 편파 안테나를 사용하는 종래의 레이더 시스템의 단점을 설명하기 위한 모식도이다. 도 1A는 목표 물체로부터 반사되어 돌아오는 과정에서 신호가 회전하는 경우, 신호의 감쇄가 발생한다. 즉, 수직 방향으로 E의 크기를 가지는 신호가 우측으로 θ각만큼 회전한 경우, 수신단을 통해 수신되는 수신 신호의 크기는 Ecosθ로 감소하게 된다. 이에 따라, 레이더 시스템의 수신감도가 떨어지게 된다.
도 1B는 서로 마주보는 두 개의 레이더 시스템이 존재하는 경우를 나타낸다. 이 경우, 각 레이더 시스템 상호간의 송신신호가 목표 물체에서 반사되는 신호보다 훨씬 크기 때문에 방해 전파 역할을 하게 된다. 따라서, 원하는 신호를 수신하는 것을 어렵게 한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 하나의 원형편파안테나를 이용함으로써, 수신감도가 향상되는 동시에 초소형으로 구현될 수 있는 레이더 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 하나의 원형편파안테나를 이용하여 고감도 및 초소형으로 구현가능하며, 송신과정의 누설신호를 이용하여 수신신호를 변환함으로써 셀프 믹싱으로 인한 부작용까지 방지할 수 있는 레이더 시스템을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 시스템은, 소정의 송신신호를 생성하는 송신단, 상기 송신신호를 원형편파신호 형태로 방사한 후, 반사신호를 수신하는 원형편파안테나, 상기 원형편파안테나에서 수신되는 수신신호를 상기 송신신호와 격리시켜 후단으로 출력하는 편파기, 및, 상기 편파기로부터 출력되는 수신신호를 수신하는 수신단을 포함한다.
이 경우, 상기 편파기는, 상기 송신신호 및 수신신호 간의 위상차가 90°가 되도록 하여, 상기 송신신호 및 수신신호를 상호 격리시킨다.
바람직하게는, 상기 송신단은, 상기 송신신호를 생성하는 오실레이터, 상기 오실레이터에서 생성된 송신신호를 커플링하여, 상기 송신신호로부터 소정의 누설신호를 추출하는 디렉셔널 커플러, 및, 상기 송신 신호의 전력을 증폭시켜, 상기 편파기로 전송하는 전력 증폭기를 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 수신단은, 상기 편파기로부터 수신되는 수신신호를 증폭하는 저잡음 증폭기, 상기 디렉셔널 커플러에서 추출된 누설신호를 수신하여, 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 수신신호 및 상기 누설신호를 믹싱하여 소정의 주파수 신호를 출력하는 믹서, 및, 상기 믹서의 출력신호를 필터링하는 필터를 포함한다.
보다 바람직하게는, 상기 편파기는, 디렉셔널 커플러(directional coupler), 랑게 커플러(lange coupler), 및, 브랜치 라인 커플러(branch-line coupler) 중 하나의 커플러를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이더 시스템은, 소정의 송신신호를 생성하는 송신단, 상기 송신신호를 원형편파신호 형태로 방사한 후, 반사신호를 수신하는 원형편파안테나, 상기 원형편파안테나에서 수신되는 수신신호를 상기 송신신호와 격리시켜 후단으로 출력하는 편파기, 및, 상기 편파기로부터 출력되는 수신신호를 수신하며, 상기 송신단으로부터 누설되는 누설신호를 믹서 스위칭 신호로 사용하여 상기 수신신호를 소정 주파수 신호로 변환한 후 출력하는 수신단을 포함한다.
이 경우, 상기 편파기는, 상기 송신신호 및 수신신호 간의 위상차가 90°가 되도록 하여, 상기 송신신호 및 수신신호를 상호 격리시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 송신단은, 상기 송신신호를 생성하는 오실레이터, 상기 오실레이터에서 생성된 송신신호를 소정 신호 레벨로 증폭시키는 전력증폭기를 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 수신단은, 상기 편파기를 통해 전달되는 수신신호를 증폭하는 제1 증폭기, 상기 송신단으로부터 누설되는 누설신호를 수신하여, 소정 신호 레벨로 증폭하는 제2 증폭기, 상기 제2 증폭기에 의해 증폭된 누설신호를 믹서 스위칭 신호로 사용하여, 상기 제1 증폭기에 의해 증폭된 수신신호를 소정의 주파수 신호로 변환한 후 출력하는 싱글엔디드 믹서(single ended mixer), 및, 상기 싱글엔디드 믹서의 출력 신호를 필터링하는 필터를 포함한다.
보다 바람직하게는, 상기 편파기는, 디렉셔널 커플러(directional coupler), 랑게 커플러(lange coupler), 및, 브랜치 라인 커플러(branch-line coupler) 중 하나의 커플러를 포함할 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이더 시스템의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 2에 따르면, 본 레이더 시스템은 원형편파안테나(110), 편파기(120), 송신단(130), 및, 수신단(140)을 포함한다.
송신단(130)은 외부로 방사할 송신신호를 생성하는 역할을 한다. 송신단(130)은 오실레이터(oscillator : 131), 디렉셔널 커플러(directional coupler : 132), 전력 증폭기(power amplifier : 133)를 포함한다. 오실레이터(131)는 소정 주파수의 송신신호를 생성한 후, 디렉셔널 커플러(132)로 출력한다. 디렉셔널 커플러(132)는 수신된 송신신호를 커플링하여, 소정 전력의 누설신호를 추출한다. 한편, 디렉셔널 커플러(132)를 통과한 송신신호는 전력 증폭기(133)에 의해 소정 신호 레벨 크기로 증폭된다. 이에 따라, 편파기(120)의 제1포트(121)로 입력된다.
편파기(120)는 제1포트(121) 및 제2포트(122)를 구비한다. 제1포트(121) 및 제2포트(122)는 서로 다른 파형의 원형편파 신호를 전달하는 입출력 포트이다. 즉, 제1포트(121)가 우향편파포트(Right Handed Circular Polarized port : RHCP)로 구현되는 경우라면, 제2포트(122)는 좌향편파포트(Left Handed Circular Polarized port : LHCP)로 구현된다. 반대로 제1포트(121)가 좌향편파포트로 구현되는 경우라면, 제2포트(122)가 우향편파포트로 구현된다. 편파기(120)는 제1포트(121)를 통해 송신신호를 입력받으며, 원형편파안테나(110)를 통해 수신된 수신신호를 제2포트(122)를 통해 수신단(140)으로 전달한다.
제1포트(121)를 통해 입력된 송신신호는 편파기(120)를 거쳐 원형편파안테나(110)로 전달된다. 원형편파안테나(110)는 송신신호를 원형편파신호 형태로 자유 공간(free space)에 방사한다. 구체적으로는, 원형편파안테나(110)는 패치 안테나(patch antenna)로 구현될 수 있다. 방사된 송신신호가 목표물체에 부딪히면 반사되어 다시 본 레이더 시스템 방향으로 전파된다. 목표물체로부터 반사되는 반사신호는 편파방향이 반대로 바뀌게 된다. 즉, 원형편파안테나(110)에서 우향편파신호 형태로 방사한 경우라면, 반사신호는 좌향편파신호 형태가 된다. 반면, 원형편파안테나(110)에서 좌향편파신호 형태로 방사한 경우라면, 반사신호는 우향편파신호 형태가 된다. 편파 방향이 바뀐 반사신호는 제2포트(122)를 통해 수신단(140)으로 전달된다. 이와 같이, 하나의 원형편파안테나를 이용하여 송신신호를 방사하는 동시에 반사되어 돌아오는 신호를 수신할 수도 있게 된다.
한편, 편파기(120)는 제1포트(121)를 통해 입력되는 송신신호와 원형편파안 테나(110)를 통해 수신되는 수신신호를 상호 격리시키는 역할을 한다. 구체적으로는, 편파기(120)는 디렉셔널 커플러, 랑게 커플러(Lange coupler), 브랜치-라인 커플러(Branch-line coupler) 중 어느 하나를 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 편파기(120)는 송신신호 및 수신신호 간의 위상차가 90°가 되도록 하여, 양 신호를 상호 격리시킨다.
편파기(120)로부터 신호를 수신하는 수신단(140)은 증폭기(141), 믹서(142), 및, 필터(143)를 포함한다. 증폭기(141)는 원형편파안테나(110)를 통해 수신된 미약한 수신신호를 소정 신호 레벨로 증폭하는 역할을 한다. 증폭기(141)로는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)를 사용하는 것이 바람직하다. 저잡음 증폭기는 잡음지수(Noise Factor)가 대략 1.5 ~ 2.5 정도가 되도록 설계된 증폭기를 의미한다.
증폭기(141)에서 증폭된 신호는 믹서(142)로 입력된다. 믹서(142)는 증폭기(141)로부터 수신신호를 수신하는 한편, 송신단(130)의 디렉셔널 커플러(132)로부터 추출된 누설 신호(leakage signal)를 수신한다. 이에 따라, 수신신호 및 누설신호를 믹싱하여, 소정 크기의 주파수 신호로 증폭시킨다. 구체적으로는, 누설 신호의 주파수를 천이시켜 수신신호의 주파수와 일치시킴으로써, 수신신호를 증폭시키는 역할을 한다. 믹서(142)에 의해 증폭되어 출력되는 수신신호를 필터(143)에 의해 필터링된다. 필터링된 신호는 기저대역신호 처리부(미도시)에서 신호처리하여 목표물체와의 거리 등과 같은 데이터를 산출하게 된다. 이에 따라, 하나의 원형편파안테나(110)만을 이용하여 레이더 시스템을 구현할 수 있게 된다.
도 3은 도 2의 레이더 시스템에서 사용되는 믹서(142) 구성의 일 예를 나타 내는 회로도이다. 도 3에 따르면, 믹서(142)는 MOS 트랜지스터 Q를 포함하고 있으나, 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT)를 이용하여 구현될 수도 있다. MOS 트랜지스터 Q는 오실레이터(131)로부터 게이트 단자를 통해 VLO신호를 입력받고, 드레인 단자를 통해 수신신호(VRF) 및 누설신호(VTX_leakage)를 입력받는다. 인덕터 L은 RF 신호가 출력단으로 유출되는 것을 차단하는 RF 쵸크(choke)로 동작한다. 저항 R 및 전원 VGS는 트랜지스터 Q의 게이트에 바이어스 전압을 걸어주는 부분이다. 이에 따라, 믹서(142)는 누설신호를 이용하여 수신신호를 증폭시키는 동시에, VLO신호를 스위칭 신호로 사용하여 수신신호를 소정 주파수 신호로 컨버젼(conversion)함으로써, IF(Intermediate Frequency) 신호를 생성한다. 생성된 IF 신호는 필터(143)로 출력된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이더 시스템의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 4에 따르면, 본 레이더 시스템은 원형편파안테나(210), 편파기(220), 송신단(230), 수신단(240)을 포함한다.
원형편파안테나(210) 및 편파기(220)는 도 3에 도시된 실시예와 동일한 구성이다. 즉, 원형편파안테나(210)는 송신단(230)에서 생성된 송신신호를 원형편파 신호 형태로 자유 공간 상에 방사한 후, 반사되는 신호를 수신한다.
편파기(220)는 송신신호 및 수신신호 간의 위상차를 90°가 되도록 하여, 양 신호를 격리시키는 역할을 한다. 편파기(220)는 디렉셔널 커플러, 랑게 커플러, 브랜치-라인 커플러 중 하나의 커플러로 구현될 수 있다.
송신단(230)은 오실레이터(231) 및 전력증폭기(232)를 포함한다. 이에 따라, 오실레이터(231)에서 생성된 신호를 전력 증폭기(232)에서 증폭한 후, 편파기(220)의 제1포트(221)로 출력한다.
수신단(240)은 제1 증폭기(241), 제2 증폭기(242), 싱글엔디드 믹서(243), 및, 필터(244)를 포함한다. 제1 증폭기(241)는 편파기(220)의 제2포트(222)를 통해 출력되는 수신신호를 증폭한다. 이 경우, 저잡음 증폭기를 사용하여 제1 증폭기(241)를 구현하는 것이 바람직하다.
한편, 편파기(220)의 격리도(isolation degree)가 낮으면, 편파기(220)에서 송신신호를 안테나로 전송하는 과정에서 누설신호가 발생한다. 이러한 누설신호는 수신단(240)으로 유입된다. 제2 증폭기(242)는 송신단(230)으로부터 누설된 누설신호를 소정 크기의 전력 레벨 신호로 증폭하는 역할을 한다. 제2 증폭기(242)는 가변이득 증폭기를 사용하여 구현하는 것이 바람직하다. 만약, 제1 증폭기(241)만으로도 누설신호를 증폭시킬 수 있는 경우라면, 제2 증폭기(242)는 생략가능하다.
싱글엔디드 믹서(243)는 가변이득증폭기(242)에 의해 증폭된 누설신호를 믹서 스위칭 신호(즉, 로컬 오실레이터 입력신호 VLO)로 사용하여, 수신신호를 소정 주파수 신호로 컨버젼한다.
필터(244)는 싱글엔디드 믹서(243)에 의해 소정 주파수 신호로 변환된 수신신호를 필터링한다. 필터(244)로는 로우패스필터를 사용하는 것이 바람직하다.
도 5는 도 4의 레이더 시스템에서 사용되는 싱글엔디드 믹서(243) 구성의 일 예를 나타내는 회로도이다. 도 5에 따르면, 본 싱글엔디드 믹서(243)는 MOS 트랜지스터 Q를 포함하여 구현되었으나, 바이폴라 트랜지스터를 이용하여 구현될 수도 있다. 편파기(220)로부터 출력되는 수신신호 VRF 및 누설신호 VTX_leakage는 MOS 트랜지스터 Q의 게이트 단자로 입력된다. Cby-pass는 수신신호 및 누설신호의 고주파 성분을 제거하기 위한 커패시턴스를 제공한다. 즉, 기생 커패시터 CP로 인해 신호가 드레인 단자(BJT인 경우, 컬렉터 단자)로 새어 나가더라도 Cby-pass에 의해서 제거가 된다. 저항 R 및 전원 VGS는 mos 트랜지스터 Q의 게이트 단자로 바이어스 전원을 공급하는 역할을 한다. 이에 따라, 누설신호를 스위칭 신호로 하여 수신신호를 소정의 IF 신호로 변환한 후, 필터(244)로 출력한다.
한편, 도 3의 믹서(142)는 오실레이터 입력 및 수신신호 입력이 서로 다른 경우이다. 이 경우, 트랜지스터 Q의 게이트-드레인 단자(BJT인 경우, 베이스-컬렉터 단자) 사이의 기생 커패시턴스 CP로 인해 VLO신호-수신신호 간에, 그리고, VLO신호-누설신호 간에 셀프-믹싱(self-mixing)이 발생할 여지가 있다. 이에 따라, 셀프-믹싱으로 인한 DC-오프셋이 발생하여 기저대역 신호 처리부(미도시) 내의 증폭기가 포화될 가능성이 있다. 하지만, 도 5와 같이, 송신단(230)의 누설신호를 스위칭신호로 이용하면, 이에 따라, 셀프-믹싱을 방지할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 원형편파안테나를 이용함으로써 수신감도를 높일 수 있으며, 방해전파의 영향을 줄일 수 있게 된다. 또한, 하나의 원형편파안테나를 이용하여 신호를 송수신함으로써, 레이더 시스템의 크기를 초소형으로 구현할 수 있게 된다. 또한, 밀리미터 파와 같이 높은 주파수 대역에서 커플러를 이용하는 종래 레이더 시스템에 비해 전력 감쇄를 줄일 수 있어, 높은 전력 효율을 가질 수 있게 된다. 또한, 송신과정에서 발생하는 누설신호를 믹서의 스위칭 신호로 사용함으로써 셀프 믹싱 현상으로 인한 DC-오프셋을 줄일 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (10)

  1. 소정의 송신신호를 생성하는 송신단;
    상기 송신신호를 원형편파신호 형태로 방사하고, 상기 송신신호와 편파 특성이 상이한 반사신호를 수신하는 원형편파안테나;
    상기 송신단에서 생성한 송신신호를 상기 원형편파안테나로 전달하고, 상기 원형 편파 안테나를 통해 수신되는 수신신호를 상기 송신신호와 격리시켜 후단으로 출력하는 편파기; 및,
    상기 편파기로부터 출력되는 수신신호를 수신하는 수신단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편파기는,
    상기 송신신호 및 수신신호 간의 위상차가 90°가 되도록 하여, 상기 송신신호 및 수신신호를 상호 격리시키는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 송신단은,
    상기 송신신호를 생성하는 오실레이터;
    상기 오실레이터에서 생성된 송신신호를 커플링하여, 상기 송신신호로부터 소정의 누설신호를 추출하는 디렉셔널 커플러; 및
    상기 송신 신호의 전력을 증폭시켜, 상기 편파기로 전송하는 전력 증폭기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수신단은,
    상기 편파기로부터 수신되는 수신신호를 증폭하는 저잡음 증폭기;
    상기 디렉셔널 커플러에서 추출된 누설신호를 수신하여, 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 수신신호 및 상기 누설신호를 믹싱하여 소정의 주파수 신호를 출력하는 믹서; 및
    상기 믹서의 출력신호를 필터링하는 필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편파기는, 디렉셔널 커플러(directional coupler), 랑게 커플러(lange coupler), 및, 브랜치 라인 커플러(branch-line coupler) 중 하나의 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  6. 소정의 송신신호를 생성하는 송신단;
    상기 송신신호를 원형편파신호 형태로 방사한 후, 반사신호를 수신하는 원형편파안테나;
    상기 원형편파안테나에서 수신되는 수신신호를 상기 송신신호와 격리시켜 후단으로 출력하는 편파기; 및,
    상기 편파기로부터 출력되는 수신신호를 수신하며, 상기 송신단으로부터 누설되는 누설신호를 소정의 믹서 스위칭 신호로 사용하여 상기 수신신호를 소정 주파수 신호로 변환한 후 출력하는 수신단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 편파기는,
    상기 송신신호 및 수신신호 간의 위상차가 90°가 되도록 하여, 상기 송신신호 및 수신신호를 상호 격리시키는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 송신단은,
    상기 송신신호를 생성하는 오실레이터;
    상기 오실레이터에서 생성된 송신신호를 소정 신호 레벨로 증폭시키는 전력증폭기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수신단은,
    상기 편파기를 통해 전달되는 수신신호를 증폭하는 제1 증폭기;
    상기 송신단으로부터 누설되는 누설신호를 수신하여, 소정 신호 레벨로 증폭하는 제2 증폭기;
    상기 제2 증폭기에 의해 증폭된 누설신호를 믹서 스위칭 신호로 사용하여, 상기 제1 증폭기에 의해 증폭된 수신신호를 소정의 주파수 신호로 변환한 후 출력하는 싱글엔디드 믹서(single ended mixer); 및,
    상기 싱글엔디드 믹서의 출력 신호를 필터링하는 필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
  10. 제6 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편파기는,
    디렉셔널 커플러(directional coupler), 랑게 커플러(lange coupler), 및, 브랜치 라인 커플러(branch-line coupler) 중 하나의 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 시스템.
KR1020050063434A 2005-07-13 2005-07-13 단일 원형편파안테나를 구비한 레이더 시스템 KR100713155B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050063434A KR100713155B1 (ko) 2005-07-13 2005-07-13 단일 원형편파안테나를 구비한 레이더 시스템
US11/441,081 US7515099B2 (en) 2005-07-13 2006-05-26 Radar system having single circularly polarized antenna
EP06253463A EP1744172A1 (en) 2005-07-13 2006-06-30 Radar system having single circularly polarized antenna
JP2006192371A JP4387383B2 (ja) 2005-07-13 2006-07-13 単一円偏波アンテナを備えたレーダーシステム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050063434A KR100713155B1 (ko) 2005-07-13 2005-07-13 단일 원형편파안테나를 구비한 레이더 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070008312A KR20070008312A (ko) 2007-01-17
KR100713155B1 true KR100713155B1 (ko) 2007-05-02

Family

ID=37057278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050063434A KR100713155B1 (ko) 2005-07-13 2005-07-13 단일 원형편파안테나를 구비한 레이더 시스템

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7515099B2 (ko)
EP (1) EP1744172A1 (ko)
JP (1) JP4387383B2 (ko)
KR (1) KR100713155B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101083050B1 (ko) * 2010-09-15 2011-11-16 엘아이지넥스원 주식회사 레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법
KR20220161894A (ko) * 2021-05-31 2022-12-07 국민대학교산학협력단 무선 통신 시스템에서 통신과 센싱 기능을 통합하기 위한 장치 및 방법

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7873326B2 (en) * 2006-07-11 2011-01-18 Mojix, Inc. RFID beam forming system
KR100748992B1 (ko) * 2006-10-02 2007-08-14 한국과학기술원 원형 편파 레이더 장치
EP3922220A1 (en) * 2008-01-29 2021-12-15 Implantica Patent Ltd Apparatus for treating gerd comprising a stimulation device
WO2009151778A2 (en) 2008-04-14 2009-12-17 Mojix, Inc. Radio frequency identification tag location estimation and tracking system and method
WO2010081033A1 (en) * 2009-01-08 2010-07-15 Coherex Medical, Inc. Medical device for modification of left atrial appendage and related systems and methods
JP5135317B2 (ja) * 2009-11-04 2013-02-06 株式会社ホンダエレシス 車載レーダ装置、及びプログラム
US8072369B2 (en) * 2009-11-13 2011-12-06 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. System and method for interrogating a target using polarized waves
CN102947725B (zh) * 2010-06-17 2015-01-21 三菱电机株式会社 雷达装置
KR101221174B1 (ko) * 2011-05-18 2013-01-10 한국항공우주산업 주식회사 대역 통과 필터를 이용한 이동체 추적 성능 향상 시스템
US9285461B2 (en) * 2013-03-12 2016-03-15 Nokia Technologies Oy Steerable transmit, steerable receive frequency modulated continuous wave radar transceiver
RU2533298C1 (ru) * 2013-04-25 2014-11-20 Георгий Галиуллович Валеев Устройство для измерения матрицы рассеяния
KR101604171B1 (ko) 2013-11-08 2016-03-16 강원대학교산학협력단 공진기와 안테나 필터를 이용한 ｓｏｍ 방식 도플러 레이더
WO2015090427A1 (en) * 2013-12-19 2015-06-25 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Load balancing of dual-polarized antennas
KR102112904B1 (ko) * 2014-03-12 2020-05-19 사브 에이비 편파 다이버시티용 안테나 시스템
CN105098378B (zh) * 2014-05-06 2020-09-15 安波福技术有限公司 雷达天线组件
US9883337B2 (en) 2015-04-24 2018-01-30 Mijix, Inc. Location based services for RFID and sensor networks
DE102015208901A1 (de) * 2015-05-13 2016-11-17 Robert Bosch Gmbh Radarsensor für Kraftfahrzeuge
KR102093363B1 (ko) 2018-04-12 2020-03-25 주식회사 만도 레이더 시스템 및 이를 위한 송신 장치
CN110646865A (zh) * 2019-09-26 2020-01-03 中国人民解放军空军工程大学 光电设备性能参数检测***
WO2021117978A1 (ko) * 2019-12-12 2021-06-17 실리콘알엔디(주) 고감도 uwb 임펄스 레이더 및 라디오 송수신기
CN111525275A (zh) * 2020-05-06 2020-08-11 合肥若森智能科技有限公司 一种变极化龙伯透镜天线
CN113534078B (zh) * 2021-07-20 2023-08-29 西安空间无线电技术研究所 一种连续波雷达在轨标定方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4742354A (en) 1986-08-08 1988-05-03 Hughes Aircraft Company Radar transceiver employing circularly polarized waveforms
JPH11197905A (ja) * 1998-01-12 1999-07-27 Nakamura Tome Precision Ind Co Ltd 旋盤へのワークのローディング方法及びローダ
JP2001021643A (ja) * 1999-07-12 2001-01-26 Mitsubishi Electric Corp 円偏波レーダ・トランスポンダおよび救命装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3422430A (en) * 1968-01-04 1969-01-14 Us Army Doppler radar with target velocity direction indicator
US4931799A (en) * 1989-04-24 1990-06-05 Hughes Aircraft Company Short-range radar transceiver employing a FET oscillator
US5500646A (en) * 1994-07-29 1996-03-19 The United States Of America As Represented By The Department Of Commerce Simultaneous differential polymetric measurements and co-polar correlation coefficient measurement
DE19803067A1 (de) 1998-01-28 1999-07-29 Daimler Benz Aerospace Ag Klein-Radarsensor
US6859163B2 (en) * 2002-09-20 2005-02-22 Drs Weather Systems, Inc. Simultaneous dual polarization radar system
US6987481B2 (en) * 2003-04-25 2006-01-17 Vega Grieshaber Kg Radar filling level measurement using circularly polarized waves

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4742354A (en) 1986-08-08 1988-05-03 Hughes Aircraft Company Radar transceiver employing circularly polarized waveforms
JPH11197905A (ja) * 1998-01-12 1999-07-27 Nakamura Tome Precision Ind Co Ltd 旋盤へのワークのローディング方法及びローダ
JP2001021643A (ja) * 1999-07-12 2001-01-26 Mitsubishi Electric Corp 円偏波レーダ・トランスポンダおよび救命装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101083050B1 (ko) * 2010-09-15 2011-11-16 엘아이지넥스원 주식회사 레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법
KR20220161894A (ko) * 2021-05-31 2022-12-07 국민대학교산학협력단 무선 통신 시스템에서 통신과 센싱 기능을 통합하기 위한 장치 및 방법
KR102539079B1 (ko) 2021-05-31 2023-06-01 국민대학교산학협력단 무선 통신 시스템에서 통신과 센싱 기능을 통합하기 위한 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007024890A (ja) 2007-02-01
US7515099B2 (en) 2009-04-07
EP1744172A1 (en) 2007-01-17
JP4387383B2 (ja) 2009-12-16
US20070013582A1 (en) 2007-01-18
KR20070008312A (ko) 2007-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100713155B1 (ko) 단일 원형편파안테나를 구비한 레이더 시스템
US7071869B2 (en) Radar system using quadrature signal
US7725082B2 (en) Radio communication apparatus, radio communication method, antenna apparatus and first duplexer
US7460055B2 (en) Radar apparatus
EP2090896A2 (en) Quadrature rader apparatus
CN111082831B (zh) 一种星载同步收发装置及信号处理方法
CN110784179A (zh) 一种双平衡fet混频器
Chen et al. A 140GHz transceiver with integrated antenna, inherent-low-loss duplexing and adaptive self-interference cancellation for FMCW monostatic radar
KR101658354B1 (ko) 이중 신호 발생기를 갖는 fmcw 레이다 송수신기
KR101883946B1 (ko) 밸런스 구조의 ｆｍｃｗ 레이더 장치
KR101222049B1 (ko) Ｆｍｃｗ 레이다 시스템에서 사용되는 송신누설신호 상쇄 방법 및 장치
KR101908490B1 (ko) 누설 신호를 감소시킬 수 있는 w 대역 레이더 장치
US7299028B2 (en) Low power, low noise figure, latch driver circuit
US8655261B2 (en) RF redirection module and system incorporating the RF redirection module
KR100573013B1 (ko) 밸런스 구조를 이용한 레이더 시스템
KR100748992B1 (ko) 원형 편파 레이더 장치
KR20200073136A (ko) 누설 전력 저감을 위한 송수신기
US6239656B1 (en) Power amplifier
KR101739588B1 (ko) 방송 수신 장치
Yoo et al. A single antenna radar sensor with FMCW radar transceiver IC
Takahashi et al. 120-GHz-band BPSK modulator and demodulator for 10-Gbit/s data transmission
RU2506693C1 (ru) Балансный усилитель свч
RU4424U1 (ru) Каскад приемного устройства сверхвысокой частоты
RU2107391C1 (ru) Каскад приемного устройства сверхвысокой частоты
JPH0522248A (ja) 偏波分離型コンバータ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130318

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140325

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee