KR101977812B1 - 직교 위상변조 코드를 이용한 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법 - Google Patents

직교 위상변조 코드를 이용한 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 직교 위상변조 코드를 이용한 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법은, 상기 송수신 모듈의 점검에 사용되는 보정 신호를 위상 변조하기 위하여 직교 위상변조 코드를 생성하는 직교 위상변조 코드 생성 과정; 상기 직교 위상변조 코드를 이용하여 상기 보정 신호를 위상 변조하는 보정 신호 변조 과정; 및 상기 송수신 모듈의 복수의 경로 별로 상기 위상 변조된 보정 신호를 누적하는 보정 신호 누적 과정을 포함하고, 능동위상배열 영상레이다에서 직교 위상변조 코드를 이용하여 보정 경로별 모든 송수신 모듈의 상태 확인 및 출력 특성 점검을 가능하게 한다.

Description

직교 위상변조 코드를 이용한 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법{METHOD OF TESTING TRANSCEIVER MODULE OF ACTIVE PHASE ARRAY SAR USING ORTHOGONAL PHASE MODULATION CODE}
직교 위상변조 코드를 이용한 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 직교 위상변조 코드를 이용하여 능동위상배열 영상레이다 (SAR : Synthetic Aperture Radar)의 송수신 모듈 상태를 고속으로 점검하는 기법에 관한 것이다.
영상레이다는 지상의 고정된 표적에 대하여 레이더가 상대적으로 이동을 하면서 안테나를 통해 전자파를 송신하고 표적에 반사된 신호를 수신하여 영상을 합성하는 시스템이다. 능동위상배열 영상레이다는 점차 다양한 안테나 빔 생성이 요구되어 수백 개의 송수신 모듈로 구성된 능동위상배열안테나가 사용되고, 송수신 모듈의 진폭 및 위상 설정 값을 통해 안테나 빔 패턴의 모양을 만들고, 원하는 방향으로 전기적인 빔 조향이 가능한 형태의 영상레이다이다. 영상레이다 운용 도중 발생할 수 있는 송수신 모듈의 고장은 원하는 빔 패턴의 모양뿐만 아니라 원하는 표적에 대한 영상 획득을 위한 빔조향을 불가능하게 만든다. 또한 모든 송수신 모듈에 대해서 일정한 진폭 및 위상 특성을 가지도록 제작할 수 없으므로, 주기적으로 송수신 모듈의 상태 확인과 출력 특성 변화를 점검해야 한다.
일반적인 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 기법은 점검할 송수신 모듈 하나만 켜고 나머지 송수신 모듈은 정합한 채로 개별 송수신 모듈에 대한 점검을 수행하는 기법이다. 그러나, 이러한 기법은 한 번에 하나의 송수신 모듈 특성화만 가능하며, 개별 송수신 모듈 특성화 시 사용되는 보정 신호의 크기가 매우 작아 신호 대 잡음비(SNR, Signal-to-Noise Ratio) 특성에 제한이 있다는 문제점이 있다.
특히, 점검 시 사용되는 보정 신호가 각 송수신 모듈 점검 시 서로 다른 부하 조건에서 동작될 수 있고, 실제 영상레이다 운용 환경도 모사하지 못한다는 문제점이 있다. 따라서, 실제 영상레이다 동작 조건에서 한 번에 모든 송수신 모듈의 상태 확인과 출력 특성 점검을 수행할 수 있는 기법이 필요하다.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제 및 목적은 직교 위상변조 코드를 이용한 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제 및 목적은 능동위상배열 영상레이다에서 직교 위상변조 코드를 이용하여 보정 경로별 모든 송수신 모듈의 상태 확인 및 출력 특성 점검하는 방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 직교 위상변조 코드를 이용한 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법은, 상기 송수신 모듈의 점검에 사용되는 보정 신호를 위상 변조하기 위하여 직교 위상변조 코드를 생성하는 직교 위상변조 코드 생성 과정; 상기 직교 위상변조 코드를 이용하여 상기 보정 신호를 위상 변조하는 보정 신호 변조 과정; 및 상기 송수신 모듈의 복수의 경로 별로 상기 위상 변조된 보정 신호를 누적하는 보정 신호 누적 과정을 포함하고, 능동위상배열 영상레이다에서 직교 위상변조 코드를 이용하여 보정 경로별 모든 송수신 모듈의 상태 확인 및 출력 특성 점검을 가능하게 한다.
일 실시 예에서, 상기 보정 신호 변조 과정은, 상기 직교 위상변조 코드를 이용하여 송신/수신 채널 각각에 대하여 보정 경로별 점검에 사용되는 상기 보정 신호를 직교 코드 성분에 따라 위상변조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 누적된 보정 신호와 상기 직교 위상변조 코드를 이용하여, 상기 복수의 경로에 해당하는 복수의 송수신 모듈에 대한 본래의 보정 신호 특성을 추출하는 보정 신호 복조 과정을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 추출된 보정 신호 특성을 이용하여 상기 송수신 모듈의 상태를 점검하고 상기 송수신 모듈의 출력 특성을 점검하는 송수신 모듈 확인 및 출력 특성 점검 과정을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 직교 위상변조 코드 생성 과정에서, 상기 직교 위상변조 코드의 길이는 상기 송수신 모듈의 개수(N)보다 크거나 같게 설정되고, 상기 생성된 직교 위상변조 코드는 영상레이다의 임무, 운용 조건 및 능동위상배열안테나의 구조 및 특성에 따라 최적화되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 직교 위상 변조 코드는 신호 대 잡음비 특성을 향상시키기 위해 상기 직교 위상 변조 코드의 길이가 늘어나도록 설정될 수 있다. 또한, 상기 직교 위상 변조 코드는 신호 대 잡음비 특성은 유지하고 능동반사계수 특성을 보완하기 위해 신호 대 잡음비 특성이 좋은 제1 직교 코드와 능동반사계수 특성이 좋은 제2 직교 코드를 합성하여 사용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 경로 중 n번째 RF 경로의 i번째 보정 신호 s(n, i)는 상기 직교 위상 코드 M(n, i)와 곱해지고, i번째 누적된 보정 신호 y(n,i)는,
Figure 112017051773274-pat00001
로 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 보정 신호 S는 상기 직교 위상 코드 MN과 상기 i번째 누적된 보정 신호 y(n,i)의 벡터 표현인 Y를 이용하여,
Figure 112017051773274-pat00002
와 같이 결정되고,
상기 n번째 RF 경로에 대한 보정 신호 특성은
Figure 112017051773274-pat00003
에 의해 추출될 수 있다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 능동위상배열 영상레이다에서 직교 위상변조 코드를 이용하여 보정 경로별 모든 송수신 모듈의 상태 확인 및 출력 특성 점검을 가능하게 한다.
본 발명은 직교 위상변조 코드를 이용하여 보정 경로별 보정 신호를 위상 변조하므로, 송수신 경로 사이에서 발생하는 누설과 잡음 신호에 대한 영향을 제거할 수 있으며, 특히 한 번에 모든 송수신 모듈에 대한 점검을 고속으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 방법대로 직교 위상변조 코드를 이용하여 송수신 모듈 특성 점검 시, 한 번에 모든 송수신 모듈에 대한 점검을 수행하므로 보정 경로별 사용되는 보정 신호를 동일한 부하 조건에서 운용할 수 있으며, 실제 능동형 영상레이다 운용 환경을 모사할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 송신 보정 경로가 포함된 능동위상배열 영상레이다 구성도를 나타낸다.
도 1b는 본 발명에 따른 수신 보정 경로가 포함된 능동위상배열 영상레이다 구성도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법의 원리를 나타내는 개념도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법의 과정을 나타내는 블록도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법의 과정에서 보정 신호가 변조, 누적되는 과정을 나타낸다.
도 5a는 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법을 이용한 송수신 모듈의 진폭 특성 점검 결과를 나타낸다.
도 5b는 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법을 이용한 송수신 모듈의 위상 특성 점검 결과를 나타낸다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "블록" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 직교 위상변조 코드를 이용한 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법 및 장치에 대해 살펴보기로 하자.
본 발명은 직교 위상변조 코드를 이용하여 능동위상배열 영상레이다 (SAR : Synthetic Aperture Radar)의 송수신 모듈 상태를 고속으로 점검하는 기법에 관한 것이다.
능동위상배열 영상레이다와 같이 수백 개의 송수신 모듈을 사용하고, 정밀한 해상도와 넓은 관측 영역을 위해 다양한 빔 패턴과 빔 조향을 사용하는 시스템에서는 송수신 모듈의 상태와 출력 특성을 주기적으로 점검할 수 있는 방법이 요구된다. 본 발명은 송수신 모듈의 상태와 출력 특성을 점검하기 위해 별도의 송수신 보정 경로를 이용한다. 특히, 송수신 경로사이에서 발생하는 누설과 잡음 신호에 대한 영향을 제거하기 위해 직교 위상변조 코드를 이용한다.
직교 위상변조 코드는 각 보정 경로에서 송수신 모듈 점검을 위해 사용되는 동일한 세기의 보정 신호를 위상 변조하므로 증폭기의 비선형성도 제거할 수 있고, 모든 송수신 모듈에 대한 점검을 한 번에 수행할 수 있다. 위상 변조된 보정 신호의 복조를 위해 코드의 행과 열이 직교하는 직교 코드를 이용한다. 이러한 직교 코드는 영상레이다의 운용 조건이나 능동위상배열안테나의 구조 및 특성에 따라 최적화가 가능하다.
본 발명에서는 최적화된 직교 위상변조 코드를 이용하여 직교 코드 성분에 따라 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검에 사용되는 보정 경로별 보정 신호를 변조하고 누적한다. 송수신 모듈의 상태와 출력 특성은 누적된 보정 신호의 복조과정을 통하여 점검한다.
이하에서는, 상기의 문제점 해결 및 목적 달성을 위해 송수신 보정 경로와 직교 위상변조 코드를 이용한 능동위상배열 영상레이다 점검 기법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 송수신 보정 경로가 포함된 능동위상배열 영상레이다 구성도를 나타낸다. 구체적으로, 도 1a는 본 발명에 따른 송신 보정 경로가 포함된 능동위상배열 영상레이다 구성도를 나타낸다. 또한, 도 1b는 본 발명에 따른 수신 보정 경로가 포함된 능동위상배열 영상레이다 구성도를 나타낸다.
도 1a 및 도 1b와 같은 송수신 보정 경로를 포함한 영상레이다에 직교 위상변조 코드를 이용하여 송신경로와 수신경로에서의 송수신 모듈 상태 확인과 출력 특성 점검을 수행한다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 송신 보정 경로는 고출력 증폭기(Power Amplifier, PA)가 포함된 RF 송신기(100)를 지나고, 저잡음증폭기(Low Noise AMplifier, LNA)를 포함하지 않는 RF 수신기(200)를 지나는 경로이다.
수신 보정 경로는 고출력 증폭기를 포함하지 않는 RF 송신기(100)를 지나고, 저잡음증폭기를 포함하는 RF 수신기(200)를 지나는 경로이고, 각 보정 경로의 송수신 모듈 특성을 직교 위상변조 코드를 이용하여 점검한다.
직교 위상변조 코드는 직교 코드를 이용하여 각 코드 성분에 따라 보정 신호를 위상 변조 하는 코드이다. 직교 코드는 수학적으로 직교성을 갖춘 코드로, 모든 코드들이 직교하고 서로 다른 코드 사이에 상호 상관도가 0인 코드를 말한다. 직교 코드의 종류로는 대표적으로 왈시 코드(Walsh Code), 하다마드 코드(Hadamard Code)코드 그리고 PN 코드(Pseudo-Noise Code)가 있다. 이러한 직교 코드는 영상레이다의 임무, 운용 조건 그리고 능동위상배열안테나의 구조 및 특성에 따라 최적화 하여 사용할 수 있다. 직교 코드의 신호 대 잡음비 특성을 향상시키기 위해 코드의 길이를 늘리거나, 서로 다른 코드와의 합성을 통해 직교 코드의 능동반사계수(Active Return Loss) 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 이러한 직교 코드의 최적화 방법을 설명하고 최적화를 통해 생성한 직교 위상변조 코드와 송수신 보정 경로를 이용하여 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법을 제안한다.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 전술한 바와 같이, 송수신 보정 경로를 포함하는 능동위상배열 영상레이다의 구조도이다. 각 보정 경로에 대한 송수신 모듈 상태 확인과 출력 특성 변화는 직교 위상변조 코드를 이용하여 점검 가능하다.
송신 보정 경로를 이용한 송수신 모듈 상태 확인 및 출력 특성 변화 점검을 통해 고출력 증폭기가 포함된 RF 송신기(100)와 저잡음 증폭기가 포함되지 않은 RF 수신기(200) 경로에 대한 송수신 모듈 송신 특성을 점검한다.
수신 보정 경로를 이용한 송수신 모듈 상태 확인 및 출력 특성 변화 점검을 통해 고출력 증폭기가 포함되지 않은 RF 송신기(100)와 저잡음 증폭기가 포함된 RF 수신기(200) 경로에 대한 송수신 모듈 수신 특성을 점검한다.
도 2는 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법의 원리를 나타내는 개념도를 나타낸다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 송신기(100)로부터의 보정 신호는 송수신 모듈 1, 2, ... , N에 대응하는 복수의 위상 변위기(210-1, 210-2, ... , 210-N)을 통해 위상 변조(변위)되어 누적되고, 수신기(200)로 전송된다.
한편, 실제 능동위상배열 영상레이다 운용 중에 일련의 보정 신호들이 송수신 보정 경로를 통해 송수신된다. 각 송수신 모듈에 해당되는 보정 신호들은 직교 위상변조 코드의 독립적인 코드를 부여받아 위상 변조되고, 위상 변조된 연속적인 보정 신호들은 수신기에서 각 경로에서의 보정 신호의 합으로 누적된다.
최종적으로, 누적된 신호는 직교 코드의 직교성을 이용하여 부하 변화가 제거되고, 영상레이다 운용 환경이 모사된 송수신 모듈의 RF 경로 특성을 한 번에 추출하여 모든 송수신 모듈의 상태 확인과 출력 특성을 점검한다. 일 예시로 대표적인 직교 코드인 하다마드 코드 관점에서 수학적인 배경에 의거 설명하면, n번째 RF 경로의 i번째 보정 신호 s(n,i)는 직교 코드 M(n, i)와 곱해지고, i번째 누적된 보정 신호 y(n,i)는 아래의 수학식 1과 같이 표현이 가능하다.
Figure 112017051773274-pat00004
위의 표현을 벡터 형태로 표현하면 아래와 같이 수학식 2와 같이 표현이 가능하다.
Figure 112017051773274-pat00005
대칭성을 갖는 직교 코드는 코드의 행과 열이 직교하므로, MN = MN T관계식이 성립된다. 직교 코드의 전치 코드(MN = MN T)와 직교 코드와의 관계는 아래와 같이 수학식 3과 같은 정의가 성립된다. (I = 등방 행렬)
Figure 112017051773274-pat00006
따라서, 보정 신호 S에 대한 벡터 표현은 수학식 3에 의해 아래의 수학식 4와 같이 표현이 가능하다.
Figure 112017051773274-pat00007
수학식 4는 직교 코드의 대칭성에 의해 수학식 5로 표현이 가능하다.
Figure 112017051773274-pat00008
n번 째 RF 경로에 대한 보정 신호의 특성은 아래의 수학식 6에 의해 추출 가능하다.
Figure 112017051773274-pat00009
도 3은 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법의 과정을 나타내는 블록도를 나타낸다. 즉, 도 3은 본 발명에서 제안하는 능동위상배열 영상레이다 송수신 모듈 점검 방법의 전체 블록도를 나타낸다. 구체적으로 도시되지는 않았지만, 도 1을 참조하면, 능동위상배열 영상레이다 송수신 모듈 점검 방법은 송신기(100)와 수신기(200)를 포함하는 송수신 모듈을 제어하는 제어부에 의해 수행될 수 있다.
능동위상배열 영상레이다 송수신 모듈 점검 방법은 직교 위상변조 코드 생성 과정(S100), 보정 신호 변조 과정(S200), 보정 신호 누적 과정(S300), 보정 신호 복조 과정(S400) 및 송수신 모듈 확인 및 출력 특성 점검 과정(S500)을 포함한다.
먼저, 직교 위상변조 코드 생성 과정(S100)에서 직교위상변조 코드를 생성한다. 구체적으로, 직교 위상변조 코드 생성 과정(S100)에서는 송수신 모듈의 점검에 사용되는 보정 신호를 위상 변조하기 위하여 직교 위상변조 코드를 생성한다. 직교 위상변조 코드의 길이는 능동위상배열안테나의 구조에 의해 결정되며, 일반적으로 송수신 모듈 개수(N)에 의해 정해진다. 각 송수신 모듈에 해당되는 변조된 보정 신호를 구분하기 위해 최소 송수신 모듈 개수 N보다 크거나 같게 설정한다. 한 예로 하다마드 코드의 길이는 N < 2k로 설정할 수 있다. 위상변조 코드는 영상레이다의 임무, 운용 조건 그리고 능동위상배열안테나의 구조 및 특성에 따라 최적화가 필요하다.
직교 위상변조 코드의 최적화는 직교 코드의 신호 대 잡음비 특성을 향상시키기 위해 직교 코드의 길이를 늘리거나, 신호 대 잡음비 특성은 유지하고 능동반사계수 특성을 보완하기 위해 신호 대 잡음비 특성이 좋은 제1 직교 코드와 능동반사계수 특성이 좋은 제2 직교 코드를 합성하여 사용할 수 있다.
또한, N개의 송수신 모듈 점검을 위해 생성한 직교 코드에서 위상변조에 사용할 직교 코드의 특정 행 또는 열을 선택하는 과정도 하나의 직교 위상변조 코드 최적화 과정이다.
보정 경로별 송신채널/수신채널에 대한 보정 신호 변조 (Encoding) 과정(S200)에서는 앞서 생성한 직교 위상변조 코드를 이용하여 송수신 보정 경로별 점검에 사용되는 보정 신호를 직교 코드 성분에 따라 위상변조한다. 즉, 보정 신호 변조 과정(S200)에서는 상기 직교 위상변조 코드를 이용하여 상기 보정 신호를 위상 변조한다.
송신기에서 변조된 보정 신호가 누적되는 과정이 변조된 보정 신호 누적 (Measurement) 과정(S300)이다. 즉, 보정 신호 복조 과정(S300)에서는 상기 송수신 모듈의 복수의 경로 별로 상기 위상 변조된 보정 신호를 누적한다.
보정 신호 복조 (Decoding) 과정(S400)에서는 누적된 보정 신호와 직교 위상변조 코드의 직교성을 이용하여 각 송수신 모듈에 해당되는 본래의 보정 신호 특성을 추출하는 과정이다. 즉, 보정 신호 복조 과정(S400)은 상기 누적된 보정 신호와 상기 직교 위상변조 코드를 이용하여, 상기 복수의 경로에 해당하는 복수의 송수신 모듈에 대한 본래의 보정 신호 특성을 추출한다.
한편, 마지막 과정으로서, 추출된 보정 신호 특성을 이용하여 송신채널/수신채널에 대하여 송수신 모듈의 상태 확인과 출력 특성을 점검하는 송수신 모듈 확인 및 출력 특성 점검 과정(S500)이다. 즉, 송수신 모듈 확인 및 출력 특성 점검 과정(S500)은 상기 추출된 보정 신호 특성을 이용하여 상기 송수신 모듈의 상태를 점검하고 상기 송수신 모듈의 출력 특성을 점검한다.
도 4는 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법의 과정에서 보정 신호가 변조, 누적되는 과정을 나타낸다.
도 4는 N개의 송수신 모듈 점검 과정에서 보정 신호가 직교 위상변조 코드에 의해 변조, 누적 되는 과정을 나타낸다. 직교 위상변조 코드에 의해 보정 신호는 연속적으로 위상 변조 되고 연속적인 위상 변조된 보정 신호는 시간에 따라 계속 누적되어 하나의 신호로 합성된다. 합성된 보정 신호는 직교 위상변조 코드를 이용한 복조 과정을 통해 복조되고 복조된 보정 신호를 통해 각 송수신 모듈의 출력 특성을 확인할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법을 이용한 송수신 모듈 출력 특성 점검 결과를 나타낸다. 구체적으로, 도 5a는 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법을 이용한 송수신 모듈의 진폭 특성 점검 결과를 나타낸다. 또한, 도 5b는 본 발명에 따른 송수신 모듈 점검 기법을 이용한 송수신 모듈의 위상 특성 점검 결과를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에서 제안하는 능동위상배열 영상레이다 송수신 모듈 점검 기법을 이용하여 24개 송수신 모듈의 출력 특성 점검 결과를 도시한 것이다. 이와 관련하여, 도 5a는 송수신 모듈의 진폭 특성이고, 도 5b는 위상 특성을 나타낸다. 24개 송수신 모듈의 초기 설정 값은 -1 dB의 동일한 감쇄값과 0°의 설정값을 인가하였다. 이때, 감쇄기와 위상 변위기의 부정확도 오차를 각각 0.5 dB, 5.625°로 설정하여, 동일한 설정 값에서의 각 송수신 모듈 간에 발생하는 서로 다른 출력 특성을 확인하였다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 능동위상배열 영상레이다에서 직교 위상변조 코드를 이용하여 보정 경로별 모든 송수신 모듈의 상태 확인 및 출력 특성 점검을 가능하게 한다.
본 발명은 직교 위상변조 코드를 이용하여 보정 경로별 보정 신호를 위상 변조하므로, 송수신 경로 사이에서 발생하는 누설과 잡음 신호에 대한 영향을 제거할 수 있으며, 특히 한 번에 모든 송수신 모듈에 대한 점검을 고속으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 방법대로 직교 위상변조 코드를 이용하여 송수신 모듈 특성 점검 시, 한 번에 모든 송수신 모듈에 대한 점검을 수행하므로 보정 경로별 사용되는 보정 신호를 동일한 부하 조건에서 운용할 수 있으며, 실제 능동형 영상레이다 운용 환경을 모사할 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.

Claims (5)

  1. 직교 위상변조 코드를 이용한 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법에서, 상기 방법은 송신기, 수신기, 복수의 송수신 모듈을 제어하는 제어부 또는 별도의 소프트웨어 모듈에 의해 수행되고,
    상기 복수의 송수신 모듈의 점검에 사용되는 보정 신호를 위상 변조하기 위하여 직교 위상변조 코드를 생성하는 직교 위상변조 코드 생성 과정;
    상기 직교 위상변조 코드를 이용하여 상기 보정 신호를 위상 변조하는 보정 신호 변조 과정;
    상기 복수의 송수신 모듈 각각에서 송신기로부터 수신기까지의 복수의 경로 별로 상기 위상 변조된 보정 신호를 누적하는 보정 신호 누적 과정;
    상기 누적된 보정 신호와 상기 직교 위상변조 코드를 이용하여, 상기 복수의 경로에 해당하는 상기 복수의 송수신 모듈에 대한 본래의 보정 신호 특성을 추출하는 보정 신호 복조 과정; 및
    상기 추출된 보정 신호 특성을 이용하여 상기 송수신 모듈의 출력 신호의 진폭 오차와 위상 오차가 기 설정된 진폭 및 위상 부정확도 오차 이내인지 여부를 점검하는 송수신 모듈 확인 및 출력 특성 점검 과정을 포함하는, 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보정 신호 변조 과정은,
    상기 직교 위상변조 코드를 이용하여 송신/수신 채널 각각에 대하여 보정 경로별 점검에 사용되는 상기 보정 신호를 직교 코드 성분에 따라 위상변조하는 것을 특징으로 하는, 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 직교 위상변조 코드 생성 과정에서,
    상기 직교 위상변조 코드의 길이는 상기 송수신 모듈의 개수(N)보다 크거나 같게 설정되고,
    상기 생성된 직교 위상변조 코드는 신호 대 잡음비 및 능동위상배열안테나의 능동반사계수 특성에 따라 최적화되는 것을 특징으로 하는, 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 직교 위상변조 코드의 길이는 상기 송수신 모듈의 개수(N)으로 설정되고,
    신호 대 잡음비 특성을 향상시키기 위해 상기 직교 위상변조 코드의 길이가 늘어나도록, 상기 직교 위상변조 코드의 길이(2k)는 상기 송수신 모듈의 개수(N)보다 크게 설정되고,
    상기 직교 위상변조 코드는 신호 대 잡음비 특성은 유지하고 능동반사계수 특성을 보완하기 위해 신호 대 잡음비 특성이 좋은 제1 직교 코드와 능동반사계수 특성이 좋은 제2 직교 코드를 합성하여 사용되는 것을 특징으로 하는, 능동위상배열 영상레이다의 송수신 모듈 점검 방법.
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