KR100979284B1 - 레이더 송수신 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이더 송수신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 본 발명은 시스템 내부에서 발생하는 스위칭 잡음을 최소화하고, 신호 처리 속도를 향상시킬 수 있는 레이더 송수신 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 레이더 송수신 시스템의 일례는 송신 장치가 기저 대역 주파수의 신호를 발생시키는 전압 제어 발진기로부터 공급되는 송신 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기; 및 전력 증폭기로부터 증폭된 송신 신호를 송신하기 위한 송신 안테나;를 포함하고, 수신 장치는 송신부로부터 방사된 송신 신호가 피탐지체에 반사되어 입사된 수신 신호에 대해 병렬로 각각 신호처리하는 제 1 수신부;와 제 2 수신부;를 포함하며, 제 1, 2 수신부는 송신 장치에 포함되는 송신 안테나와 전력 증폭기 사이에 배치되어 송신 신호를 추출하여 제 1, 2 수신부 각각에 국부 발진 신호로 출력하기 위한 이중 커플러; 및 제 1, 2 수신부 각각에 포함되어 이중 커플러로부터 출력되는 국부 발진 신호를 이용하여 제 1, 2 수신부로 입사된 수신 신호를 하향 변환시키기 위한 혼합기;를 포함한다.
레이더, 송수신, 이중 커플러

Description

레이더 송수신 시스템{Radar transmitter receiver}
본 발명은 레이더 송수신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 본 발명은 시스템 내부에서 발생하는 스위칭 잡음을 최소화하고, 신호 처리 속도를 향상시킬 수 있는 레이더 송수신 시스템에 관한 것이다.
차량용 레이더로는 1980년대 초 일본에서 레이저를 이용한 레이더가 상용화된 적이 있으나, 레이저는 여러 가지 기상 조건 등에 너무 민감하여 현재는 밀리미터파를 이용한 방식이 널리 보급된 실정이다. 밀리미터파를 이용한 차량용 레이더는 응용의 특성상 여러 가지 기상조건에서도 비교적 오류가 적고 사용이 용이하다는 특성을 갖고 있어 현재에는 가장 활발히 연구되고 있는 분야이다. 이 방식은 1970년대 초반부터 연구가 되기 시작하여 현재에는 다양한 제품들이 차량에 부착되어 운용되고 있는 상태이다.
차량 레이더를 응용한 기술들은 능동 주행 조정장치(active cruise control), 적응형 주행 조정장치(adaptive cruise control) 또는 지능형 주행 조정장치(intelligent cruise control) 등으로 불리는데, 이들 기술을 차량에 응용하고 있는 대표적인 업체로는 Daimler-Benz, BMW, Jaguar, Nissan 등이 있다. 특히 위와 같은 응용 사례들이 레이더를 이용한 단순한 경고 수준을 넘어 직접적인 차량 제어를 수행한다는 사실은 상당한 기술적 진보라 할 수 있다.
우리나라에서는 2001년 4월에 전파법 제9조의 규정에 의거, 지능형 교통 시스템과 관련하여 차량 레이더용 주파수를 특정 소출력 무선국으로 분류하여 분배하였다. 주파수 대역은 76GHz~77GHz의 1GHz 대역폭이며, 용도는 차량 등의 충돌방지로 규정하고 있다.
이와 같은 차량용 레이더가 갖는 기본적인 동작 원리 및 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.
레이더(RADAR)란 RAdio Detection And Ranging의 약자로서, 그 주요 기능은 물체의 위치 또는 방향의 탐지와 거리 또는 속도의 측정 등을 들수 있다. 그 가운데 피탐지체의 거리 및 속도의 측정은 각각 전파의 전파속도와 전파소요시간 및 반사 혹은 산란된 전파가 포함하고 있는 도플러 효과에 의한 주파수 편이의 측정에 바탕을 둔다. 위의 원리를 이용한 레이더의 거리(R) 및 속도측정(v)은 수학식 1 및 2에 근거를 둔다.
Figure 112009040023080-pat00001
Figure 112009040023080-pat00002
수학식 1에서 c 는 자유공간에서의 신호전파속도, Δt는 발사된 신호가 피측정체에 의해 반사되어 레이더로 되돌아오는 데 걸리는 시간을 각각 의미한다. 수학식 2에서 fd는 도플러 주파수 편이를, λ 는 발사된 신호의 파장을, 그리고 각 θ 는 레이더와 피측정체 사이의 각으로 레이더의 측정방향과 피측정체의 이동 방향이 이루는 각도를 의미한다. 수학식 2를 정리해보면 도플러 주파수 편이 fd는 주파수에 비례함을 알 수 있다. 같은 속도로 이동하는 피측정체의 속도 측정을 위해 낮은 주파수를 사용하였을 때보다 높은 주파수를 사용하였을 때의 fd가 더 커지는데, 이는 속도의 측정에 있어서 상대적으로 높은 주파수를 이용하는 것이 도플러 주파수 편이를 추출하는 데 있어 더 용이하다는 것을 의미한다. 하지만 높은 주파수를 사용할 경우 공간전파에 따른 손실이 증가하므로 레이더의 용도에 따라서 사용 주파수를 선정하는 것이 중요하다. 레이더는 그 전파 발사의 원리상 크게 펄스레이더와 연속파 레이더로 구분된다.
연속파 레이더(CW radar)는 펄스 레이더와는 달리 송신신호가 시간에 대해 휴지시간 없이 지속적으로 발사되는 레이더이다. 그 원리상 송수신 안테나는 펄스 레이더의 경우에서와 같이 동일한 안테나로 사용할 수 없다.
연속파 레이더 가운데 차량용 레이더로 사용되는 대표적인 방식은 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 방식과 FSK(Frequency Shift Keying) 방식을 들 수 있다.
여기서, FMCW 방식을 이용한 차량 충돌 방지용 레이더 송수신 시스템에 대해 간단히 살펴보면 다음과 같다.
FMCW 레이더는 말 그대로, 주파수 변조된 신호를 연속적으로 발사하는 방식의 레이더를 의미하는 것으로, 차량 충돌 방지용 레이더는 주로 차량의 앞부분에 위치하여 전방의 차량(물체) 또는 사람을 식별하여 운전자에게 여러 정보를 알려주는 기능을 수행한다. 이러한 레이더의 주요 성능 규격은 거리, 방향 그리고 속도이며, 레이더 시스템의 우수성의 판별 기준이 되고 있다.
도 1a와 1b는 종래의 차량 충돌 방지용 레이더 송수신 시스템의 구성과 동작 방법을 설명하기 위한 도이다.
이와 같은 종래의 차량 충돌 방지용 레이더 송수신 시스템은 도 1a에 도시된 바와 같이 송신 장치와 송신 장치를 통하여 방사된 송신 신호가 피탐지체에 반사되어 입사된 수신 신호를 수신하는 수신 장치를 포함한다.
여기서, 송신 장치는 기저대역 신호 주파수를 발생시키는 전압제어발진기(10), 발생된 신호를 증폭시키는 1차 이득 증폭기(11), 1차 증폭된 신호를 1차로 주파수 채배하기 위한 1차 주파수 채배기(12), N배로 채배된 신호만 통과시키는 1차 대역통과 필터(13), 1차 대역 통과된 신호를 증폭시키는 2차 이득 증폭기(14), 2차 증폭된 신호를 2차로 주파수 채배하기 위한 2차 주파수 채배기(15), 2차 채배된 신호만 통과시키는 2차 대역통과 필터(15), 2차 대역 통과된 신호의 전력을 증 폭하기 위한 전력증폭기(17), 전력 증폭된 신호를 방사하기 위한 안테나(19)를 포함한다.
수신 장치는 송신 신호가 차량(물체) 또는 사람 등의 피탐지체에 의해 반사된 신호를 수신하기 위해 어레이(array)된 복수 개의 안테나가 그룹핑되어 포함된 복수 개의 안테나 그룹(A, B, C), 각각의 안테나 그룹에서 복수 개의 안테나를 통해 수신되는 신호를 선택하기 위해 어레이된 복수 개의 안테나들을 일정 시간 간격으로 스윕(Sweep)하는 복수 개의 제 1 스위치 회로(21), 복수 개의 제 1 스위치 회로(21)로부터 출력되는 신호 중 하나의 신호를 선택하기 위해 복수 개의 제 1 스위치 회로(21) 출력을 스윕(Sweep)하는 제 2 스위치 회로(22), 제 2 스위치 회로(22)로부터 출력되는 신호를 저 잡음 증폭하는 저잡음 증폭기(23), 송신 장치에 포함되는 송신 안테나(19)와 전력 증폭기(17) 사이에 배치되어 송신 신호를 추출하여 수신 장치에 국부 발진 신호로 출력하는 커플러(18), 커플러(18)로부터 출력되는 국부 발진 신호를 이용하여 저잡음 증폭된 신호를 기저대역 신호로 처리 가능한 신호로 하향변환시키는 혼합기(24), 혼합기(24)에서 기저대역으로 하향 변환된 신호를 이용하여 피탐지체의 거리 또는 속도를 계산하는 신호처리부(25)를 포함하여 구성된다.
도 1a에 도시된 차량 충돌 방지용 레이더 송수신 시스템은 도 1b와 같이 동작한다.
먼저, 송신 장치가 피탐지체를 탐지하기 위하여 신호를 방사하면(S1), 신호 는 차량이나 사람과 같은 피탐지체에 의해 반사되고(S2), 반사된 신호는 복수 개의 안테나 그룹(A, B, C)을 통하여 수신된다(S3). 이와 같이 수신된 수신 신호는 제 1, 2 스위치 회로(21, 22), 저잡음 증폭기(23) 및 혼합기(24)를 통해 신호 처리부로 전송되어 피탐지체의 거리나 속도를 계산하기 위해 신호 처리(S5)된다.
여기서, 신호 처리부에서 신호 처리시(S5)에서는 제 1, 2 스위치 회로(21, 22)의 접점 또는 스위칭으로 인해 잡음이 발생하여 신호 처리 시에 부정확한 정보(속도)가 산출되는 문제가 있고, 이와 같은 경우 신호 처리가 불가능하게 된다.
보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1a와 같은 종래 레이더 수신 시스템에서 신호 처리부에 입력되는 신호에 대한 주파수 스펙트럼이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 신호 처리부에 입력되는 신호는 수신된 신호의 주파수 이외에도 높은 레벨의 스위칭 잡음이 포함되어 있다.
이와 같은 스위칭 잡음은 제 1, 2 스위치 회로(21, 22)에서 스위칭으로 인하여 임펄스(Impulse) 잡음이 주기적으로 발생하여 저잡음 증폭기(23)에서 증폭된 것이다. 이와 같은 스위칭 잡음은 신호처리부(25)의 처리과정 중 성능 Parameter인 상대 속도를 정확히 구할 수 없게 되는 문제점이 있다.
보다 구체적으로 수학식 3은 피탐지체와의 상대속도(Vr)를 구하기 위한 도플러(Doppler) 효과에 대한 방정식이다.
Figure 112009040023080-pat00003
여기서, FD는 도플러(Doppler) 주파수이고, Vr은 피탐지체와의 상대속도, FC는 송신 장치로부터 방사된 송신 신호의 주파수, C는 광속도를 의미한다.
이와 같은 수학식 3을 살펴보면 도플러(Doppler) 주파수(FD)는 피탐지체와의 상대 속도(Vr)에 비례하는 관계가 있어, 도플러 주파수 대역에서 높은 레벨의 잡음이 발생하는 경우, 결국 피탐지체와의 상대속도(Vr)를 정확하게 구하는 것이 어려워진다.
결국, 이와 같은 차량 충돌 방지용 레이더 송수신 시스템은 도 1a와 같이, 어레이된 복수 개의 안테나를 통해 신호가 수신되고, 짧은 스위칭 스윕(sweep) 시간에 의해 스위칭 잡음이 삽입된 이후, 저잡음 증폭을 하는 구조로 되어 있어, 스위치를 통한 전기적 접점으로 인해 레이더의 성능 특히 거리와 속도를 검출함에 있어 시스템 잡음이 발생하는 문제점이 있다
또한, 복수 개의 안테나를 통해 수신되는 신호를 하나의 신호 처리부에서 처리하는 구조이므로 상대적으로 신호 처리 속도가 저조한 문제점이 있다.
본 발명은 수신 장치에 복수 개의 수신부를 배치하고 이중 커플러를 통하여 각각의 수신부에 국부 발진 신호가 입력되도록 하여 수신 신호가 각각의 수신부를 통하여 병렬로 처리될 수 있도록 함으로써 신호 처리 속도를 향상할 수 있는 레이더 송수신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 복수 개의 안테나 그룹 후단에 결합기를 사용함으로써 스위치 회로의 개수를 줄이고, 스위치를 저잡음 증폭기 후단에 배치함으로써 스위칭 잡음을 상대적으로 감소할 수 있는 레이더 송수신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 레이더 수신 장치의 일례는 송신 신호가 피탐지체에 의해 반사되어 입사된 수신 신호를 수신받기 위해 방향각이 각각 다르게 설정되도록 어레이(Array)된 복수 개의 안테나가 그룹핑되어 포함된 복수 개의 안테나 그룹; 복수 개의 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 결합하기 위하여 복수 개의 안테나 그룹의 각각에 대응하여 배치되는 복수 개의 결합기; 복수 개의 결합기 각각으로부터 출력 된 수신 신호를 증폭시키기 위해 복수 개의 결합기의 각각에 대응하여 배치되는 복수 개의 저잡음 증폭기; 및 복수 개의 저잡음 증폭기 후단에 배치되어 복수 개의 저잡음 증폭기로부터 출력되는 신호 중 어느 하나를 선택하여 혼합기로 출력하기 위한 스위치;를 포함한다.
또한, 레이더 수신 장치는 송신 신호를 추출하여 수신 장치에 국부 발진 신호로 출력하기 위한 이중 커플러; 및 이중 커플러로부터 출력되는 국부 발진 신호를 이용하여 수신 신호를 하향 변환시키기 위한 혼합기;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이더 송수신 시스템의 일례는 송신 장치가 기저 대역 주파수의 신호를 발생시키는 전압 제어 발진기로부터 공급되는 송신 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기; 및 전력 증폭기로부터 증폭된 송신 신호를 송신하기 위한 송신 안테나;를 포함하고, 수신 장치는 송신부로부터 방사된 송신 신호가 피탐지체에 반사되어 입사된 수신 신호에 대해 병렬로 각각 신호처리하는 제 1 수신부;와 제 2 수신부;를 포함하며, 제 1, 2 수신부는 송신 장치에 포함되는 송신 안테나와 전력 증폭기 사이에 배치되어 송신 신호를 추출하여 제 1, 2 수신부 각각에 국부 발진 신호로 출력하기 위한 이중 커플러; 및 제 1, 2 수신부 각각에 포함되어 이중 커플러로부터 출력되는 국부 발진 신호를 이용하여 제 1, 2 수신부로 입사된 수신 신호를 하향 변환시키기 위한 혼합기;를 포함한다.
여기서, 제 1, 2 수신부 각각은 수신 신호를 수신받기 위해 방향각이 각각 다르게 설정되도록 어레이(Array)된 복수 개의 안테나가 그룹핑되어 포함된 복수 개의 안테나 그룹; 복수 개의 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 결합하기 위하여 복수 개의 안테나 그룹의 각각에 대응하여 배치되는 복수 개의 결합기; 복수 개의 결합기 각각으로부터 출력된 수신 신호를 증폭시키기 위해 복수 개의 결합기의 각각에 대응하여 배치되는 복수 개의 저잡음 증폭기; 및 복수 개의 저잡음 증폭기 후단에 배치되어 복수 개의 저잡음 증폭기로부터 출력되는 신호 중 어느 하나를 선택하여 혼합기로 출력하기 위한 스위치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 송신 장치는 전압 제어 발진기로부터 출력되는 송신 신호를 증폭하기 위한 이득 증폭기; 이득 증폭기에서 증폭된 송신 신호의 주파수를 채배하기 위한 주파수 채배기; 및 주파수 채배된 송신 신호만을 필터링하여 전력 증폭기로 출력하기 위한 대역 통과 필터;를 더 포함할 수 있다.
또한, 레이더 송수신 시스템은 차량 충돌 방지용 레이더 송수신 시스템으로 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 레이더 송수신 시스템은 수신 장치에 복수 개의 수신부를 배치하고 이중 커플러를 통하여 각각의 수신부에 국부 발진 신호가 입력되도록 하여 수신 신호가 각각의 수신부를 통하여 병렬로 처리될 수 있도록 함으로써 신호 처리 속도를 향상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이더 송수신 시스템은 복수 개의 안테나 그룹 후단에 결합기를 사용함으로써 스위치 회로의 개수를 줄이고, 스위치를 저잡음 증폭기 후단에 배치함으로써 스위칭 잡음을 상대적으로 감소할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 레이더 송수신 시스템의 일례 및 구동 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 다른 레이더 송수신 시스템은 송신 장치와 수신 장치를 포함한다. 이와 같은 레이더 송수신 시스템은 차량 충돌 방지용 레이더의 송수신 시스템으로 이용될 수 있다.
송신 장치는 이득 증폭기(11, 14), 주파수 채배기(12, 15), 대역 통과 필 터(13, 16), 전력 증폭기(110), 송신 안테나(120)를 포함한다.
이득 증폭기(11, 14)는 전압 제어 발진기(10)로부터 출력되는 송신 신호를 증폭하고, 주파수 채배기(12, 15)는 이득 증폭기(11, 14)에서 증폭된 송신 신호의 주파수를 채배하며, 대역 통과 필터(13, 16)는 주파수 채배된 송신 신호만을 필터링하여 전력 증폭기(110)로 출력하는 기능을 한다.
이와 같은 이득 증폭기(11, 14), 주파수 채배기(12, 15) 및 대역 통과 필터(13, 16)는 서로 직렬 연결되어, 도 3a와 같이 이단 구조로 형성될 수 있다.
전력 증폭기(110)는 기저 대역 주파수의 신호를 발생시키는 전압 제어 발진기(10)로부터 이득 증폭기(11, 14), 주파수 채배기(12, 15) 및 대역 통과 필터(13, 16)를 통하여 공급되는 송신 신호를 증폭하는 기능을 하고, 송신 안테나(120)는 전력 증폭기(110)로부터 증폭된 송신 신호를 송신하는 기능을 한다.
수신 장치는 송신부로부터 방사된 송신 신호가 피탐지체에 반사되어 입사된 수신 신호에 대해 병렬로 각각 신호 처리하는 제 1 수신부(200);와 제 2 수신부(250);를 포함한다.
제 1, 2 수신부(200, 250) 각각은 복수 개의 안테나 그룹(201a, 201b, 201c), 복수 개의 결합기(202a, 202b, 202c), 복수 개의 저잡음 증폭기(203a, 203b, 203c), 스위치(204) 및 혼합기(205)를 포함하며, 제 1, 2 수신부(200, 250)에 공통 연결되어 각각의 수신부에 국부 발진 신호를 공급하는 이중 커플러(100)를 포함한다.
복수 개의 안테나 그룹(201a, 201b, 201c)은 방향각이 각각 다르게 설정되도 록 어레이(Array)된 복수 개의 안테나가 그룹핑되어 포함되며, 복수 개의 안테나를 통하여 송신 신호가 피탐지체에 의해 반사되어 입사된 수신 신호를 수신받는 기능을 한다.
복수 개의 결합기(202a, 202b, 202c)는 복수 개의 안테나 그룹(201a, 201b, 201c)의 각각에 대응하여 배치되며, 복수 개의 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 결합하는 기능을 한다.
복수 개의 저잡음 증폭기(203a, 203b, 203c)는 복수 개의 결합기(202a, 202b, 202c)의 각각에 대응하여 배치되며, 복수 개의 결합기(202a, 202b, 202c) 각각으로부터 출력된 수신 신호를 증폭하는 기능을 한다.
스위치(204)는 저잡음 증폭기(203a, 203b, 203c) 후단에 배치되며, 복수 개의 저잡음 증폭기(203a, 203b, 203c)로부터 출력되는 신호 중 어느 하나를 선택하여 혼합기(205)로 출력하는 기능을 한다.
이중 커플러(100)는 송신 장치에 포함되는 송신 안테나(120)와 전력 증폭기(110) 사이에 배치되어 송신 신호를 추출하여 제 1, 2 수신부(200, 250) 각각에 국부 발진 신호로 출력하는 기능을 한다.
혼합기(205)는 제 1, 2 수신부(200, 250) 각각에 포함되어 이중 커플러(100)로부터 출력되는 국부 발진 신호를 이용하여 제 1, 2 수신부(200, 250)로 입사된 수신 신호를 하향 변환시켜 각각의 신호 처리부에서 병렬로 신호 처리하도록 출력하는 기능을 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 레이더 송수신 시스템의 구동 방법은 도 3b와 같 다.
먼저, 송신 장치가 피탐지체를 탐지하기 위하여 신호를 방사하면(S1), 신호는 차량이나 사람과 같은 피탐지체에 의해 반사되고(S2), 반사된 신호는 제 1 수신부(200) 및 제 2 수신부(250) 각각에 포함된 복수 개의 안테나 그룹(201a, 201b, 201c)을 통하여 수신된다(S3). 이와 같이 수신된 수신 신호는 복수 개의 안테나 그룹(201a, 201b, 201c)의 각각에 대응하여 배치되는 복수 개의 결합기(202a, 202b, 202c)를 통하여 결합되고(S4), 저잡음 증폭기를 통하여 수신 신호가 증폭된다(S5).
이후, 저잡음 증폭된 수신 신호는 스위치(204)가 복수 개의 결합기(202a, 202b, 202c) 출력단을 스윕(Sweep)함으로써 복수 개의 결합기(202a, 202b, 202c) 각각으로부터 출력되는 수신 신호 중 하나의 수신 신호가 선택된다(S6).
다음, 제 1, 2 수신부(200, 250)에 공통으로 연결된 이중 커플러(100)를 통해 출력되는 국부 발진 신호를 이용하여 스위치(204)를 통해 선택된 수신 신호는 신호 처리가 가능한 기저 대역의 주파수 신호로 하향 변환(S7)되어 피탐지체의 거리나 속도를 계산하기 위해 신호 처리(S8)된다.
이와 같은 신호 처리(S8) 단계에서는 각각의 결합기(202a, 202b, 202c)에서 결합된 신호의 정보는 피탐사체의 방향 및 거리를 계산하는데 사용된다. 이와 같은 신호 처리(S8) 단계에서 결합기(202a, 202b, 202c)에서 결합된 신호의 정보를 하나의 정보 단위로 이용하여 피탐사체의 방향 및 거리를 계산하기 위해 배열 안테나로부터 디지털 신호를 받아들이고 그 신호에 대해 공간적인 처리를 행하는 디지털 빔 형성(Digital Beam Forming; DBF)기술을 적용할 수 있다.
이와 같이 각각의 안테나 그룹(201a, 201b, 201c)에서 신호를 분리하지 않음으로써 스위치 잡음을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 수신 감도도 함께 향상시킬 수 있는 것이다.
또한, 이와 같이 본 발명에 따른 레이더 송수신 시스템은 종래의 레이더 송수신 시스템과 달리, 수신 장치에 복수 개의 수신부를 배치하고 이중 커플러(100)를 통하여 각각의 수신부에 국부 발진 신호가 입력되도록 하여 수신 신호가 각각의 수신부(200, 250)를 통하여 병렬로 처리될 수 있도록 함으로써 신호 처리 속도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이더 송수신 시스템은 복수 개의 안테나 그룹(201a, 201b, 201c) 후단에 제 1 스위치(204) 회로를 사용했던 종래 기술과 달리 결합기(202a, 202b, 202c)를 사용함으로써 스위치(204) 회로의 개수를 줄이고, 스위치(204)를 저잡음 증폭기(203a, 203b, 203c) 후단에 배치함으로써 스위칭 잡음이 증폭되지 않도록 하여 종래 기술에서 문제되었던 스위칭 잡음을 상대적으로 감소시키는 효과가 있다.
보다 구체적으로 도 4는 도 3a에 도시된 레이더 수신 시스템에서 신호 처리부에 입력되는 신호에 대한 주파수 스펙트럼의 일례이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 잡음에 의한 잡음 신호의 레벨은 종래의 레이더 수신 시스템에 비하여 상대적으로 낮은 레벨을 가지게 되는 것이다. 따라서, 신호처리 처리과정 중 스위칭 잡음으로 인해 상대 속도를 정확하게 구할 수 없었던 종래에 문제점을 해결할 수 있는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1a와 1b는 종래의 차량 충돌 방지용 레이더 송수신 시스템의 구성과 동작 방법을 설명하기 위한 도.
도 2는 도 1a와 같은 종래 레이더 수신 시스템에서 신호 처리부에 입력되는 신호에 대한 주파수 스펙트럼.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 레이더 송수신 시스템의 일례 및 구동 방법을 설명하기 위한 도.
도 4는 도 3a에 도시된 레이더 수신 시스템에서 신호 처리부에 입력되는 신호에 대한 주파수 스펙트럼의 일례.

Claims (6)

  1. 송신 신호가 피탐지체에 의해 반사되어 입사된 수신 신호를 수신받기 위해 방향각이 각각 다르게 설정되도록 어레이(Array)된 복수 개의 안테나가 그룹핑되어 포함된 복수 개의 안테나 그룹;
    상기 복수 개의 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 결합하기 위하여 상기 복수 개의 안테나 그룹의 각각에 대응하여 배치되는 복수 개의 결합기;
    상기 복수 개의 결합기 각각으로부터 출력된 상기 수신 신호를 증폭시키기 위해 상기 복수 개의 결합기의 각각에 대응하여 배치되는 복수 개의 저잡음 증폭기;
    상기 복수 개의 저잡음 증폭기 후단에 배치되어 상기 복수 개의 저잡음 증폭기로부터 출력되는 신호 중 어느 하나를 선택하여 출력하기 위한 스위치;
    상기 송신 신호를 추출하여 국부 발진 신호로 출력하기 위한 이중 커플러; 및
    상기 이중 커플러로부터 출력되는 국부 발진 신호를 이용하여 상기 스위치로부터 출력되는 수신 신호를 하향 변환시키기 위한 혼합기;
    를 포함하는 레이더 수신 장치.
  2. 삭제
  3. 송신 장치와 수신 장치를 포함하는 레이더 송수신 시스템에 있어서,
    상기 송신 장치는,
    기저 대역 주파수의 신호를 발생시키는 전압 제어 발진기로부터 공급되는 송신 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기; 및 상기 전력 증폭기로부터 증폭된 송신 신호를 송신하기 위한 송신 안테나;를 포함하고,
    상기 수신 장치는,
    상기 송신 장치로부터 방사된 송신 신호가 피탐지체에 반사되어 입사된 수신 신호에 대해 병렬로 각각 신호처리하는 제 1 수신부;와 제 2 수신부;를 포함하며,
    상기 제 1, 2 수신부는,
    상기 송신 장치에 포함되는 송신 안테나와 상기 전력 증폭기 사이에 배치되어 상기 송신 신호를 추출하여 상기 제 1, 2 수신부 각각에 국부 발진 신호로 출력하기 위한 이중 커플러;와
    상기 제 1, 2 수신부 각각에 포함되어 상기 이중 커플러로부터 출력되는 국부 발진 신호를 이용하여 상기 제 1, 2 수신부로 입사된 수신 신호를 하향 변환시키기 위한 혼합기; 를 포함하며,
    상기 제 1, 2 수신부 각각은,
    상기 수신 신호를 수신받기 위해 방향각이 각각 다르게 설정되도록 어레이(Array)된 복수 개의 안테나가 그룹핑되어 포함된 복수 개의 안테나 그룹;
    상기 복수 개의 안테나를 통해 수신된 수신 신호를 결합하기 위하여 상기 복수 개의 안테나 그룹의 각각에 대응하여 배치되는 복수 개의 결합기;
    상기 복수 개의 결합기 각각으로부터 출력된 상기 수신 신호를 증폭시키기 위해 상기 복수 개의 결합기의 각각에 대응하여 배치되는 복수 개의 저잡음 증폭기; 및
    상기 복수 개의 저잡음 증폭기 후단에 배치되어 상기 복수 개의 저잡음 증폭기로부터 출력되는 신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 혼합기로 출력하기 위한 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 송수신 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 송신 장치는
    상기 전압 제어 발진기로부터 출력되는 상기 송신 신호를 증폭하기 위한 이득 증폭기;
    상기 이득 증폭기에서 증폭된 상기 송신 신호의 주파수를 채배하기 위한 주파수 채배기; 및
    상기 주파수 채배된 상기 송신 신호만을 필터링하여 상기 전력 증폭기로 출 력하기 위한 대역 통과 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 송수신 시스템.
  6. 제 3 항과 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 레이더 송수신 시스템은 차량 충돌 방지용 레이더 송수신 시스템으로 이용되는 것을 특징으로 하는 레이더 송수신 시스템.
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