KR101568239B1 - 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101568239B1
KR101568239B1 KR1020150127696A KR20150127696A KR101568239B1 KR 101568239 B1 KR101568239 B1 KR 101568239B1 KR 1020150127696 A KR1020150127696 A KR 1020150127696A KR 20150127696 A KR20150127696 A KR 20150127696A KR 101568239 B1 KR101568239 B1 KR 101568239B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
digital
digital signal
analog
generated
Prior art date
Application number
KR1020150127696A
Other languages
English (en)
Inventor
최진규
Original Assignee
엘아이지넥스원 주식회사
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 엘아이지넥스원 주식회사 filed Critical 엘아이지넥스원 주식회사
Priority to KR1020150127696A priority Critical patent/KR101568239B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101568239B1 publication Critical patent/KR101568239B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/22—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves using irregular pulse repetition frequency
    • G01S13/227—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves using irregular pulse repetition frequency with repetitive trains of uniform pulse sequences, each sequence having a different pulse repetition frequency

Landscapes

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

Abstract

본 명세서는 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 명세서의 실시 예에 따른 탐색기용 신호 처리 장치는 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 아날로그 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 상기 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제1 디지털 신호로 이동시키고, 상기 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성하는 제1 신호 처리부; 상기 아날로그-디지털 변환부에서 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간을 고려하여 타이밍 신호를 생성하고, 상기 생성된 타이밍 신호에 따라 상기 변환된 디지털 신호를 변조하고, 상기 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시키고, 상기 이동된 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 제2 신호 처리부; 및 상기 생성된 복소수 신호와 상기 생성된 디지털 레인지 신호를 이용하여 표적과의 거리를 계산하고 레이더 일식현상(Eclipse)을 회피하기 위한 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse repetition frequency)를 제어하는 탐지 처리부를 포함한다.

Description

밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING SIGNAL FOR MILLIMETER WAVE SEEKER}
본 명세서는 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밀리미터파 탐색기에서 거리 측정을 위한 디지털 레인지 신호(Digital range signal)를 생성하여 표적과의 거리를 정확하게 탐지할 수 있는, 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
레이더와 같은 탐색기는 전파의 반사 및 산란 특성을 이용하여 목표 물체의 방위 및 거리를 결정함으로써 물체의 위치에 관한 정보를 얻는 장치이다. 즉, 레이더는 전파를 목표물에 보내어 그 전파 에너지의 반사파를 수신하고, 전파의 직진성과 정속성을 이용하여 그 왕복 시간과 안테나의 지향 특성에 의해 목표물의 위치를 측정한다.
종래의 탐색기는 주파수가 12 ~ 14GHz인 Ku 대역 또는 27 ~ 40GHz인 Ka 대역의 신호를 탐색기를 운용하기 위해 사용하고 있다. 그러나 유도무기용 탐색기는 현재보다 소형화와 높은 해상도의 표적식별 성능이 요구되고 있다. 이러한 높은 해상도를 위해서는 높은 주파수 대역인 W 대역(75 ~ 110GHz)의 탐색기 개발이 요구되고 있다. W 대역의 신호는 파장이 3 ~ 5mm인 밀리미터파로서 파장이 매우 짧아 고해상도화에 유리하다는 장점이 있다.
종래의 W 대역의 신호를 사용하는 탐색기의 수신기는 아날로그 신호인 수신 신호를 인가받고, 국부 발진기(Local Oscillator)에서 생성된 국부 신호와 합성하여 수십 MHz의 주파수를 갖는 신호로 하향 변환한다. 이후, 탐색기의 수신기는 하향 변환된 수신 신호를 필터링 및 증폭한다. 그리고 탐색기의 수신기는 필터링 및 증폭된 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 전송하여, 신호 처리부가 디지털 신호를 분석하여 표적을 탐지하도록 한다.
도 1은 종래의 W 대역의 신호를 사용하는 탐색기의 수신기의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 탐색기에서 수신기는 초고주파 수신부(10), 중간주파 수신부(20), AD 컨버터(ADC) 및 신호 처리부(30)를 구비한다.
초고주파 수신부(10)는 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 초고주파수인 W 대역의 아날로그 수신 신호를 인가받고, 인가된 수신 신호에 제1 국부 발진기(RF Local Oscillator: 미도시)에서 생성된 제1 국부 신호와 합성하여 기지정된 중간 주파수(Intermediate Frequency) 대역의 신호로 하향 변환하여 중간주파 수신부(20)로 전송한다.
그리고 중간주파 수신부(20)는 중간주파수 대역의 신호로 하향 변환된 수신 신호를 인가받아 제2 국부 발진기(IF Local Oscillator)에서 생성되는 제2 국부 신호와 합성하여 수십 MHz의 기저 대역(Baseband) 주파수를 갖는 수신 신호로 변환한다. 중간주파 수신부(20)는 변환된 기저 대역의 수신 신호를 AD 컨버터(ADC)로 전송하고, AD 컨버터(ADC)는 기저 대역의 수신 신호를 디지털 신호로 변환하여 신호 처리부(30)로 전송한다.
신호 처리부(30)는 중간주파 수신부(20)로부터 AD 컨버터(ADC)를 통해 특정 채널의 아날로그 신호를 변조한 신호와 원래의 신호 2개를 수신한다. 신호 처리부(30)는 디지털 신호로 변환된 수신 신호를 분석하여 표적의 위치를 판별한다. W 대역 탐색기에서 수신기가 초고주파 수신부(10) 및 중간주파 수신부(20)를 구비하여 수신 신호를 2번 하향 변환하는 헤테로다인(heterodyne) 방식을 이용하는 것은 W 대역과 같이 초고주파수의 신호를 곧바로 수십 MHz 주파수의 기저 대역 신호로 변환하는 경우, 주파수 간섭, 발진 등의 다양한 문제가 발생하고, 수신 신호에 대한 선택도 및 회로 안정도를 얻기 어렵기 때문이다.
W 대역 탐색기의 수신기는 레인지 신호를 이용하여 표적의 거리 측정 및 레이더 일식현상(Eclipse)을 회피한다. 수신기는 중간주파수 수신기에서 특정 채널의 신호를 이용하여 레인지(Range) 신호를 생성한다. 탐색기의 수신기는 중간주파수 수신기에서 수신한 특정 채널의 아날로그 신호와 신호 처리기에서 제공하는 특정 타이밍 신호를 이용하여 레인지 신호를 생성한다. 여기서, 특정 타이밍 신호는 탐색기를 운용하는데 필요한 게이트(Gate) 신호와 동기된 신호를 의미한다.
이러한 탐색기는 다양한 운용 환경에 적용하기 위해, 많은 공간적 제약을 받는다. 특히, 아날로그의 중간주파수 수신기가 디지털 중간주파수(IF: Intermediate frequency) 수신기로 대체되거나, 중간주파수 수신기에서 처리하는 신호 채널이 증가하면, 탐색기의 크기도 이와 비례하여 증가하게 된다.
여기서, 신호를 변조하고, 변조한 신호를 신호 처리기에 전달하기 위한 별도의 공간이 필요하다. 이러한 이유로 중간주파수 수신부(20)의 공간적 제약 및 소형화에 어려움이 있다.
한편, 종래의 탐색기는 수신기에 의해 아날로그 신호가 변조된 후, 신호 처리기에 전달되기까지 잡음과 스퍼(Spur)에 취약하다는 단점이 있다. 또한, 종래의 탐색기는 중간주파 수신기를 대체하는 디지털 중간주파수(IF) 수신기를 설계할 경우 레인지 신호를 생성하기 위한 별도의 수신 모듈이 필요하다.
대한민국 등록특허 제10-0947215호(2010.03.05. 등록)
본 명세서의 실시 예들은 탐색기에서 거리 측정 및 레이더 일식현상(Eclipse) 회피를 위한 디지털 레인지 신호를 아날로그-디지털 신호의 변환 과정에서 발생한 지연 시간을 고려하여 생성하고, 그 생성된 디지털 레인지 신호를 이용하여 표적과의 거리를 탐지함과 동시에 표적을 놓치지 않고 지속적으로 추적할 수 있는, 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 제1 측면에 따르면, 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 아날로그 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 상기 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제1 디지털 신호로 이동시키고, 상기 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성하는 제1 신호 처리부; 상기 아날로그-디지털 변환부에서 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간을 고려하여 타이밍 신호를 생성하고, 상기 생성된 타이밍 신호에 따라 상기 변환된 디지털 신호를 변조하고, 상기 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시키고, 상기 이동된 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 제2 신호 처리부; 및 상기 생성된 복소수 신호와 상기 생성된 디지털 레인지 신호를 이용하여 표적과의 거리를 계산하고 레이더 일식현상(Eclipse)을 회피하기 위한 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse repetition frequency)를 제어하는 탐지 처리부를 포함하는 탐색기용 신호 처리 장치가 제공될 수 있다.
상기 제1 신호 처리부는 상기 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제1 디지털 신호로 이동시키는 제1 다운 컨버터; 및 상기 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성하는 제1 디지털 신호 처리부를 포함할 수 있다.
상기 제2 신호 처리부는 상기 아날로그-디지털 변환부에서 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간만큼 지연시킨 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 신호 생성부; 상기 생성된 타이밍 신호에 따라 상기 변환된 디지털 신호를 변조하는 변조부; 상기 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시키는 제2 다운 컨버터; 및 상기 이동된 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 제2 디지털 신호 처리부를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 신호 생성부는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 때 발생하는 지연 시간만큼 지연시키되, 상기 표적을 추적하기 위한 수신 구간에서 수신 신호의 중심이 되는 시점마다 타이밍 신호를 생성할 수 있다.
상기 타이밍 신호 생성부는 밀리미터파 탐색기를 운용하는 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse Repetition Frequency)를 기반으로 타이밍 신호를 생성할 수 있다.
상기 제2 디지털 신호 처리부는 상기 이동된 제2 디지털 신호의 고정소수점 데이터를 기설정된 비트의 부동소수점 데이터로 변환하여 디지털 레인지 신호를 생성할 수 있다.
한편, 본 명세서의 제2 측면에 따르면, 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 아날로그 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제1 디지털 신호로 이동시키고, 상기 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성하는 단계; 상기 아날로그-디지털 변환부에서 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간을 고려하여 타이밍 신호를 생성하고, 상기 생성된 타이밍 신호에 따라 상기 변환된 디지털 신호를 변조하고, 상기 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시키고, 상기 이동된 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 복소수 신호와 상기 생성된 디지털 레인지 신호를 이용하여 표적과의 거리를 계산하고 레이더 일식현상(Eclipse)을 회피하기 위한 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse repetition frequency)를 제어하는 단계를 포함하는 탐색기용 신호 처리 방법이 제공될 수 있다.
상기 복소수 신호를 생성하는 단계는 상기 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 디지털 신호로 이동시키는 단계; 및 상기 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 디지털 레인지 신호를 생성하는 단계는 상기 아날로그-디지털 변환부에서 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간만큼 지연시킨 타이밍 신호를 생성하는 단계; 상기 생성된 타이밍 신호에 따라 상기 변환된 디지털 신호를 변조하는 단계; 상기 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시키는 단계; 및 상기 이동된 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 신호를 생성하는 단계는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 때 발생하는 지연 시간만큼 지연시키되, 상기 표적을 추적하기 위한 수신 구간에서 수신 신호의 중심이 되는 시점마다 타이밍 신호를 생성할 수 있다.
상기 타이밍 신호를 생성하는 단계는 밀리미터파 탐색기를 운용하는 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse Repetition Frequency)를 기반으로 타이밍 신호를 생성할 수 있다.
상기 디지털 레인지 신호를 생성하는 단계는 상기 이동된 제2 디지털 신호의 고정소수점 데이터를 기설정된 비트의 부동소수점 데이터로 변환하여 디지털 레인지 신호를 생성할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은 밀리미터파 탐색기에서 거리 측정 및 레이더 일식현상(Eclipse) 회피를 위한 디지털 레인지 신호를 아날로그-디지털 신호의 변환 과정에서 발생한 지연 시간을 고려하여 생성하고, 그 생성된 디지털 레인지 신호를 이용하여 표적과의 거리를 탐지함과 동시에 표적을 놓치지 않고 지속적으로 추적할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은 종래의 아날로그 신호를 이용한 중간주파수 수신기보다 디지털 레인지 신호를 생성하여 표적과의 거리를 탐지함으로써, 신호 잡음 및 스퍼(spur)에 강인할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은 중간주파수 수신기의 채널 증가에 따른 공간적 제약 없이 탐색기를 구현함으로써, 탐색기를 더욱 소형화시키는데 기여할 수 있다.
도 1은 종래의 W 대역의 신호를 사용하는 탐색기의 수신기의 구성도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치의 구성도이다.
도 3은 종래 및 본 명세서의 실시 예에 따른 타이밍 신호에 대한 설명도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치(200)는 아날로그-디지털 변환부(210), 제1 신호 처리부(220), 제2 신호 처리부(230) 및 탐지 처리부(240)를 포함한다.
이하, 도 2의 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치(200)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
아날로그-디지털 변환부(ADC: Analog-to-Digital Converter)(210)는 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 아날로그 수신 신호를 아날로그-디지털 변환을 통해 디지털 신호로 변환한다. 아날로그-디지털 변환부(210)는 밀리미터파 탐색기의 신호 처리 장치(200)에 입력되는 무선주파수(RF: Radio frequency) 신호를 이진화하여 제1 신호 처리부(220) 및 제2 신호 처리부(230)에 전달한다. 여기서, 아날로그-디지털 변환부(210)는 복수의 채널마다 대응되는 복수 개의 ADC를 포함할 수 있다.
그리고 제1 신호 처리부(220)는 아날로그-디지털 변환부(ADC)(210)에서 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제1 디지털 신호로 이동시키고, 그 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성한다. 여기서, 제1 신호 처리부(220)는 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 통해 제1 디지털 신호를 시간 도메인(Domain)에서 주파수 도메인으로 변경할 수 있다. 제1 신호 처리부(220)는 제1 디지털 신호의 데이터 형태를 변환할 수 있다. 이는 탐지 처리부(240)가 제1 신호 처리부(220)로부터 수신한 데이터를 바로 처리할 수 있도록 변환하기 위함이다. 예컨대, 제1 신호 처리부(220)는 16비트의 고정소수점 데이터를 32 비트의 부동소수점 데이터로 변환하여 탐지 처리부(240)로 전달할 수 있다.
또한, 제2 신호 처리부(230)는 아날로그-디지털 변환부(210)에서 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간을 고려하여 타이밍 신호를 생성하고, 그 생성된 타이밍 신호에 따라 아날로그-디지털 변환부(210)에서 변환된 디지털 신호를 변조한다. 즉, 제2 신호 처리부(230)는 무선주파수(RF) 신호와 지연 시간만큼 지연시켜 생성된 타이밍 신호에 맞추어 디지털 신호를 변조한다.
이후, 제2 신호 처리부(230)는 그 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시키고, 이동시킨 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성한다. 즉, 디지털 레인지 신호는 지연 시간만큼 지연시켜 생성된 타이밍 신호를 기초로 하여 생성된다. 이와 같이 생성된 디지털 레인지 신호는 종래의 중간주파수 수신기에서 생성하는 경우 보다 잡음 및 스퍼(spur)에 강인하게 될 수 있다. 따라서 신호 처리 장치(200)에서 디지털 레인지 신호의 생성을 위한 별도의 디지털 중간주파수 모듈이 필요 없게 된다.
한편, 제1 및 제2 신호 처리부(220 및 230)는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA: Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 신호 처리부(220 및 230)는 이진화된 신호를 처리할 수 있다. 제1 및 제2 신호 처리부(220 및 230)는 아날로그-디지털 변환부(210)에서 이진화된 데이터의 수신이 가능한 성능의 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로 구현될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 신호 처리부(220 및 230)는 디지털 회로로 구성됨에 따라 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로 구현될 수 있어, 사용되는 탐색기의 특성에 따른 변경이 용이하다.
이후, 탐지 처리부(240)는 제1 신호 처리부(220)에서 생성된 복소수 신호와 제2 신호 처리부(230)에서 생성된 디지털 레인지 신호를 이용하여 목표 물체(예컨대, 표적)와의 거리를 계산한다. 또한, 탐지 처리부(240)는 디지털 레인지 신호를 이용하여 레이더 일식현상(Eclipse)을 회피하기 위한 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse repetition frequency)를 제어한다.
본 명세서의 실시 예에 따른 제1 신호 처리부(220)는 제1 다운 컨버터(221) 및 제1 디지털 신호 처리부(222)를 포함할 수 있다. 이하, 제1 신호 처리부(220)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
제1 다운 컨버터(DDC: Digital Down Converter)(221)는 아날로그-디지털 변환부(ADC)(210)에서 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제1 디지털 신호로 이동시킨다. 제1 다운 컨버터(221)는 제1 신호 처리부(220)에 입력된 이진화된 무선주파수(RF) 신호를 원하는 주파수로 이동시키고, 복소수 신호를 생성할 수 있다. 제1 다운 컨버터(221)는 신호 처리 장치(200)에서 실시간 처리 가능하도록 디지털 신호의 주파수를 1/n로 하는 나누는 즉, 신호 분주를 통해 제1 디지털 신호의 수신 데이터 속도를 낮출 수 있다.
그리고 제1 디지털 신호 처리부(222)는 제1 다운 컨버터(221)에서 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성한다.
본 명세서의 실시 예에 따른 제2 신호 처리부(230)는 타이밍 신호 생성부(234), 변조부(231), 제2 다운 컨버터(232) 및 제2 디지털 신호 처리부(233)를 포함한다. 이하, 제2 신호 처리부(230)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
타이밍 신호 생성부(234)는 아날로그-디지털 변환부(210)에서 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간만큼 지연시킨 타이밍 신호를 생성한다. 종래의 중간주파수 수신기에서 사용하던 종래의 타이밍 신호는 그대로 제2 신호 처리부(230)에서 사용될 수 없다. 제2 신호 처리부(230)는 수신된 신호의 중심에서 변조해야만, 신호 처리 장치(200)가 정확하게 그 신호를 추적하고 목표 물체의 거리를 계산할 수 있다. 그런데 종래의 타이밍 신호는 아날로그-디지털 변환부(210)에서 아날로그-디지털 변환 과정을 거치기 때문에 변환 시간만큼 지연되게 된다. 따라서, 타이밍 신호 생성부(234)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경한 후 발생되는 지연 시간을 반영하여 타이밍 신호를 지연시켜 생성하고, 그 생성된 타이밍 신호를 변조부(231)로 전달한다.
즉, 타이밍 신호 생성부(234)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 때 발생하는 지연 시간만큼 지연시키되, 목표 물체를 추적하기 위한 수신 구간에서 수신 신호의 중심이 되는 시점마다 타이밍 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 타이밍 신호 생성부(234)는 밀리미터파 탐색기를 운용하는 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse Repetition Frequency)를 기반으로 타이밍 신호를 생성할 수 있다.
그리고 변조부(231)는 타이밍 신호 생성부(234)에서 생성된 타이밍 신호에 따라 아날로그-디지털 변환부(ADC)(210)에서 변환된 디지털 신호를 변조한다. 변조부(231)는 아날로그-디지털 변환부(210)를 통해 수신한 특정 채널의 디지털 신호를 거리를 측정하기 위한 신호로 변조한다. 여기서, 변조부(231)는 밀리미터파 탐색기의 신호 처리 장치(200)를 운용하는 펄스 반복 주파수(PRF)를 기반으로 생성된 타이밍 신호를 기준으로 디지털 신호를 변조할 수 있다.
이어서, 제2 다운 컨버터(232)는 변조부(231)에서 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시킨다. 제2 다운 컨버터(232)는 제2 신호 처리부(230)에 입력된 이진화된 무선주파수(RF) 신호를 원하는 주파수로 이동시키고, 복소수 신호를 생성할 수 있다. 제2 다운 컨버터(232)는 신호 처리 장치(200)에서 실시간 처리 가능하도록 디지털 신호의 주파수를 1/n로 하는 나누는 즉, 신호 분주를 통해 제2 디지털 신호의 수신 데이터 속도를 낮출 수 있다.
제2 디지털 신호 처리부(233)는 제2 다운 컨버터(232)에서 이동시킨 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성한다. 여기서, 제2 디지털 신호 처리부(233)는 제2 다운 컨버터(232)에서 이동시킨 제2 디지털 신호의 고정소수점 데이터를 기설정된 비트의 부동소수점 데이터로 변환하여 디지털 레인지 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 제2 디지털 신호 처리부(233)는 16비트의 고정소수점 데이터를 32 비트의 부동소수점 데이터로 변환하여 디지털 레인지 신호를 생성할 수 있다.
도 3은 종래 및 본 명세서의 실시 예에 따른 타이밍 신호에 대한 설명도이다.
종래 및 본 명세서의 일 실시 예에 따른 타이밍 신호 생성 과정이 도 3의 (a) 및 (b)에 각각 도시되어 있다.
종래의 중간 주파수(IF) 수신기에서 사용하던 타이밍 신호는 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이 생성된다. 종래의 타이밍 신호는 송신 구간에서 송신한 송신 신호가 목표 물체에 반사되어 수신된 수신 구간에 대응되어 생성된다. 이때, 수신 구간의 수신 신호의 중심이 되는 시점마다 타이밍 신호가 생성된다.
그러나 본 명세서의 실시 예에 따른 신호 처리 장치(200)는 도 3의 (a)에 나타난 종래의 IF 수신기에서 사용하던 타이밍 신호를 그대로 이용할 수 없다. 이러한 종래의 타이밍 신호는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 때 발생되는 지연 시간(Δt)이 반영되어 있지 않다.
한편, 본 명세서의 실시 예에 따른 타이밍 생성부는 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이 타이밍 신호를 생성한다. 즉, 타이밍 생성부는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 때 발생되는 지연 시간(Δt)을 반영하여 타이밍 신호를 생성하고 그 생성된 타이밍 신호를 변조부(231)로 전달한다. 여기서, 지연 시간(Δt)은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하면서 신호 변조하기 전까지 발생하는 지연 시간을 의미한다. 즉, 표적을 추적하기 위한 수신 구간이 정해지면, 타이밍 생성부는 그 수신 구간에서 지연 시간(Δt)을 계산하여 수신 신호의 중심이 되는 타이밍 신호를 생성할 수 있다.
이어서, 변조부(231)는 이와 같이 생성된 타이밍 신호에 따라 수신 구간의 수신 신호의 중심에서 디지털 신호를 변조할 수 있다. 따라서, 신호 처리 장치(200)는 수신 신호의 중심에서 변조된 디지털 신호를 이용하여 신호를 추적하고, 그 추적된 신호를 이용하여 표적과의 거리를 계산할 수 있다.
도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 방법에 대한 흐름도이다.
아날로그-디지털 변환부(210)는 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 아날로그 수신 신호를 디지털 신호로 변환한다(S402).
그리고 제1 신호 처리부(220)는 아날로그-디지털 변환부(210)에서 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제1 디지털 신호로 이동시킨다(S404).
이어서, 제1 신호 처리부(220)는 그 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성한다(S406).
한편, 제2 신호 처리부(230)는 아날로그-디지털 변환부(210)에서 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간만큼 지연시킨 타이밍 신호를 생성한다(S408). 여기서, 제2 신호 처리부(230)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 때 발생하는 지연 시간만큼 지연시키되, 목표 물체를 추적하기 위한 수신 구간에서 수신 신호의 중심이 되는 시점마다 타이밍 신호를 생성할 수 있다. 이때, 제2 신호 처리부(230)는 밀리미터파 탐색기를 운용하는 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse Repetition Frequency)를 기반으로 타이밍 신호를 생성할 수 있다.
그리고 제2 신호 처리부(230)는 그 생성된 타이밍 신호에 따라 디지털 신호를 변조한다(S410).
이어서, 제2 신호 처리부(230)는 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시킨다(S412).
제2 신호 처리부(230)는 이동시킨 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성한다(S414).
한편, 탐지 처리부(240)는 제1 신호 처리부(220)에서 생성된 복소수 신호와 제2 신호 처리부(230)에서 생성된 디지털 레인지 신호를 이용하여 표적 즉, 목표 물체와의 거리를 계산한다(S416). 여기서, 탐지 처리부(240)는 디지털 레인지 신호를 이용하여 레이더 일식현상(Eclipse)을 회피하기 위한 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse repetition frequency)를 제어한다.
본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
200: 신호 처리 장치
210: 아날로그-디지털 변환부
220: 제1 신호 처리부
221: 제1 다운 컨버터
222: 제1 디지털 신호 처리부
230: 제2 신호 처리부
231: 변조부
232: 제2 다운 컨버터
233: 제2 디지털 신호 처리부
234: 타이밍 신호 생성부
240: 탐지 처리부

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 아날로그 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부;
    상기 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제1 디지털 신호로 이동시키고, 상기 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성하는 제1 신호 처리부;
    상기 아날로그-디지털 변환부에서 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간을 고려하여 타이밍 신호를 생성하고, 상기 생성된 타이밍 신호에 따라 상기 변환된 디지털 신호를 변조하고, 상기 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시키고, 상기 이동된 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 제2 신호 처리부; 및
    상기 생성된 복소수 신호와 상기 생성된 디지털 레인지 신호를 이용하여 표적과의 거리를 계산하고 레이더 일식현상(Eclipse)을 회피하기 위한 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse repetition frequency)를 제어하는 탐지 처리부
    를 포함하는 탐색기용 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호 처리부는
    상기 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제1 디지털 신호로 이동시키는 제1 다운 컨버터; 및
    상기 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성하는 제1 디지털 신호 처리부
    를 포함하는 탐색기용 신호 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 신호 처리부는
    상기 아날로그-디지털 변환부에서 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간만큼 지연시킨 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 신호 생성부;
    상기 생성된 타이밍 신호에 따라 상기 변환된 디지털 신호를 변조하는 변조부;
    상기 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시키는 제2 다운 컨버터; 및
    상기 이동된 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 제2 디지털 신호 처리부
    를 포함하는 탐색기용 신호 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 타이밍 신호 생성부는
    아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 때 발생하는 지연 시간만큼 지연시키되, 상기 표적을 추적하기 위한 수신 구간에서 수신 신호의 중심이 되는 시점마다 타이밍 신호를 생성하는 탐색기용 신호 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 타이밍 신호 생성부는
    밀리미터파 탐색기를 운용하는 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse Repetition Frequency)를 기반으로 타이밍 신호를 생성하는 탐색기용 신호 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 디지털 신호 처리부는
    상기 이동된 제2 디지털 신호의 고정소수점 데이터를 기설정된 비트의 부동소수점 데이터로 변환하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 탐색기용 신호 처리 장치.
  7. 적어도 하나의 수신 안테나를 통해 수신되는 아날로그 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;
    상기 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제1 디지털 신호로 이동시키고, 상기 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성하는 단계;
    상기 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간을 고려하여 타이밍 신호를 생성하고, 상기 생성된 타이밍 신호에 따라 상기 변환된 디지털 신호를 변조하고, 상기 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시키고, 상기 이동된 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 복소수 신호와 상기 생성된 디지털 레인지 신호를 이용하여 표적과의 거리를 계산하고 레이더 일식현상(Eclipse)을 회피하기 위한 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse repetition frequency)를 제어하는 단계
    를 포함하는 탐색기용 신호 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복소수 신호를 생성하는 단계는
    상기 변환된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 디지털 신호로 이동시키는 단계; 및
    상기 이동된 제1 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 복소수 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 탐색기용 신호 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 디지털 레인지 신호를 생성하는 단계는
    상기 아날로그 수신 신호가 디지털 신호로 변경할 때 발생된 지연 시간만큼 지연시킨 타이밍 신호를 생성하는 단계;
    상기 생성된 타이밍 신호에 따라 상기 변환된 디지털 신호를 변조하는 단계;
    상기 변조된 디지털 신호를 기설정된 중간 주파수 대역의 제2 디지털 신호로 이동시키는 단계; 및
    상기 이동된 제2 디지털 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변경하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 탐색기용 신호 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 타이밍 신호를 생성하는 단계는
    아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 때 발생하는 지연 시간만큼 지연시키되, 상기 표적을 추적하기 위한 수신 구간에서 수신 신호의 중심이 되는 시점마다 타이밍 신호를 생성하는 탐색기용 신호 처리 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 타이밍 신호를 생성하는 단계는
    밀리미터파 탐색기를 운용하는 펄스 반복 주파수(PRF: Pulse Repetition Frequency)를 기반으로 타이밍 신호를 생성하는 탐색기용 신호 처리 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 디지털 레인지 신호를 생성하는 단계는
    상기 이동된 제2 디지털 신호의 고정소수점 데이터를 기설정된 비트의 부동소수점 데이터로 변환하여 디지털 레인지 신호를 생성하는 탐색기용 신호 처리 방법.
KR1020150127696A 2015-09-09 2015-09-09 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법 KR101568239B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150127696A KR101568239B1 (ko) 2015-09-09 2015-09-09 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150127696A KR101568239B1 (ko) 2015-09-09 2015-09-09 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101568239B1 true KR101568239B1 (ko) 2015-11-11

Family

ID=54605884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150127696A KR101568239B1 (ko) 2015-09-09 2015-09-09 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101568239B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101754235B1 (ko) 2016-10-27 2017-07-05 엘아이지넥스원 주식회사 밀리미터파 탐색기의 자체 검사 방법
KR101754236B1 (ko) 2016-10-27 2017-07-05 엘아이지넥스원 주식회사 자체 검사를 수행할 수 있는 밀리미터파 탐색기
KR101839046B1 (ko) * 2017-10-11 2018-03-15 엘아이지넥스원 주식회사 소형화가 가능한 sar 영상 획득 장치 및 방법
KR101889005B1 (ko) * 2017-08-22 2018-08-16 엘아이지넥스원 주식회사 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060049981A1 (en) 2002-05-16 2006-03-09 Kristian Merkel Method and apparatus for processing high time-bandwidth signals using a material with inhomogeneously broadened absorption spectrum
KR100947215B1 (ko) 2008-02-12 2010-03-11 포항공과대학교 산학협력단 레이더 시스템의 ｒｆ 신호 송수신 장치 및 그 방법
KR101043647B1 (ko) 2010-08-27 2011-06-22 엘아이지넥스원 주식회사 데이터 변환 장치 및 데이터 변환 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060049981A1 (en) 2002-05-16 2006-03-09 Kristian Merkel Method and apparatus for processing high time-bandwidth signals using a material with inhomogeneously broadened absorption spectrum
KR100947215B1 (ko) 2008-02-12 2010-03-11 포항공과대학교 산학협력단 레이더 시스템의 ｒｆ 신호 송수신 장치 및 그 방법
KR101043647B1 (ko) 2010-08-27 2011-06-22 엘아이지넥스원 주식회사 데이터 변환 장치 및 데이터 변환 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101754235B1 (ko) 2016-10-27 2017-07-05 엘아이지넥스원 주식회사 밀리미터파 탐색기의 자체 검사 방법
KR101754236B1 (ko) 2016-10-27 2017-07-05 엘아이지넥스원 주식회사 자체 검사를 수행할 수 있는 밀리미터파 탐색기
KR101889005B1 (ko) * 2017-08-22 2018-08-16 엘아이지넥스원 주식회사 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법
KR101839046B1 (ko) * 2017-10-11 2018-03-15 엘아이지넥스원 주식회사 소형화가 가능한 sar 영상 획득 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11656325B2 (en) Methods and apparatus to realize scalable antenna arrays with large aperture
US10983193B2 (en) Communication unit, integrated circuits and methods for cascading integrated circuits
CN108603928B (zh) 用于降低由雷达***中的相位噪声引起的干扰的方法和***
US5731781A (en) Continuous wave wideband precision ranging radar
KR101568239B1 (ko) 밀리미터파 탐색기용 신호 처리 장치 및 방법
US20210349201A1 (en) 360° mimo radar system having multiple radar sensors and phase calibration via over-lapping virtual tx and rx antennas of adjacent radar sensors
Sundaresan et al. Real time implementation of FMCW radar for target detection using GNU radio and USRP
US7548193B2 (en) Radar device
US20220003835A1 (en) Radar apparatus and method for determining range side lobe
Lutz et al. Target simulator concept for chirp modulated 77 GHz automotive radar sensors
US11630185B2 (en) Cascaded radar system calibration of baseband imbalances
JP4460056B2 (ja) 送受信器
JP6324327B2 (ja) パッシブレーダ装置
US10505770B2 (en) Reception signal processing device, radar, and object detection method
US7439905B2 (en) Radar apparatus
JP6573748B2 (ja) レーダ装置
JP2020046201A (ja) 飛しょう体誘導システム、誘導装置、及び飛しょう体
Schmid et al. Microwave wireless coordination technologies for coherent distributed maritime radar
RU2631422C1 (ru) Корреляционно-фазовый пеленгатор
CN108226916B (zh) 一种基于差频双波形的频率步进信号速度补偿***
KR101609831B1 (ko) 밀리미터파 탐색기용 디지털 수신 장치 및 방법
KR101604477B1 (ko) 밀리미터파 탐색기 및 이의 수신 경로 오차 보정 방법
KR101235057B1 (ko) 디지털고주파기억장치
JP4784332B2 (ja) パルスレーダ装置
RU2589036C1 (ru) Радиолокатор с непрерывным шумовым сигналом и способ расширения диапазона измеряемых дальностей в радиолокаторе с непрерывным сигналом

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191024

Year of fee payment: 5