KR102037035B1 - Radar Apparatus Having Voltage Saturation Preventing Function of Base Band Signal and Method Therefore - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 레이더 시스템에서 타겟 물체로부터 반사되는 진동 주파수의 크기를 고려하여 기저 대역 신호 전압의 오프셋을 자동으로 조절할 수 있도록 하는 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치 및 그의 전압 포화 방지 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 파형의 프로파일을 갖는 기준 주파수 신호를 생성하는 주파수 생성기, 상기 주파수 생성기의 고주파 대역의 기준 주파수 신호를 타겟 물체의 탐지를 위해 송신하는 송신 안테나, 상기 타겟 물체로부터 반사되는 반사파를 수신하는 적어도 하나의 수신 안테나, 상기 반사파와 상기 주파수 생성기의 기준 주파수 신호와의 차이에 의해 상기 타겟 물체에 대한 기저 대역의 진동 주파수 신호를 추출하는 적어도 하나의 믹서 및, 상기 추출된 진동 주파수 신호를 증폭하고 신호의 정상(Positive) 또는 역상(Negative) 여부에 따라 전압 오프셋 값을 조절하는 적어도 하나의 신호 수신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention provides a radar device having a voltage saturation prevention function of the baseband signal and a method for preventing the voltage saturation thereof to automatically adjust the offset of the baseband signal voltage in consideration of the magnitude of the vibration frequency reflected from the target object in the vehicle radar system To provide.
To this end, the present invention is a frequency generator for generating a reference frequency signal having a profile of a waveform, a transmission antenna for transmitting a reference frequency signal of a high frequency band of the frequency generator for detection of a target object, receiving a reflected wave reflected from the target object At least one receiving antenna, at least one mixer for extracting a baseband vibration frequency signal for the target object by a difference between the reflected wave and a reference frequency signal of the frequency generator, and amplifying the extracted vibration frequency signal And at least one signal receiving module for adjusting the voltage offset value according to whether the signal is positive or negative.
Description
본 발명은 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이더에 의한 목표물 탐지확률을 높일 수 있도록 시그날 전압의 오프셋이 자동 조절 가능한 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치 및 그의 전압 포화 방지 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a radar device having a voltage saturation prevention function of a baseband signal, and more particularly, to a voltage saturation prevention function of a baseband signal whose signal voltage offset can be automatically adjusted so as to increase the detection probability of a target by the radar. And a method for preventing voltage saturation thereof.
일반적으로, 레이더 시스템은 적용 차량의 전방 등에 위치한 물체를 탐지하여 물체와의 충돌가능성 등을 예고함으로써, 차량 사고를 예방하기 위한 것으로서, 차량용 레이더의 기능은 물체에 의해 반사되어 돌아오는 진동 주파수를 수신한 후 주파수 변화를 분석하여 물체와의 충돌 가능성을 경보할 수 있도록 되어 있다.In general, a radar system detects an object located in front of an applied vehicle and foretells a possibility of collision with the object, thereby preventing a vehicle accident. The function of a vehicle radar receives a vibration frequency reflected by an object and returned. The frequency change can then be analyzed to alert you to possible collisions with the object.
통상, 차량용 레이더 시스템은 77GHz의 주파수를 갖는 전파를 사용하는데, 77GHz의 전파를 송신한 다음에, 반사되는 전파의 위상차 변화를 분석하여 전방 차량과의 거리, 상대속도, 위치 등을 연산하고, 연산된 타겟차량의 경로와 자기차량의 궤적을 예측하여 타겟차량의 우선 순위를 선정할 수 있도록 한다. In general, a vehicle radar system uses a radio wave having a frequency of 77 GHz, and after transmitting the radio wave of 77 GHz, it analyzes the phase difference change of the reflected radio wave to calculate the distance, relative speed, position, etc. with the vehicle ahead, The priority of the target vehicle can be selected by predicting the path of the target vehicle and the trajectory of the own vehicle.
한편, 이러한 차량용 레이더 시스템은 목표 타겟을 정확하게 감지하기 위해서는 일정 값 이상의 시스템 신호 대 잡음비(SNR; Signal to Noise Ratio) 값이 요구된다. Meanwhile, such a vehicle radar system requires a system signal-to-noise ratio (SNR) value of a predetermined value or more to accurately detect a target target.
관련 기술로는 미국등록특허 제6,859,168호(레이더 장치)(2004.10.21)가 있다.Related technology is US Patent No. 6,859,168 (radar device) (October 21, 2004).
그러나, 종래의 차량용 레이더 시스템은 수신된 주파수 신호를 디지털 변환하기 전에 기저 대역 신호(Base Band) 단에서 고정된 값을 사용하는 증폭기를 적용하여 비트 주파수(Beat Frequency)가 일정하게 증폭되도록 구성되어 있기 때문에, 타겟의 거리 및 레이더 반사 면적(RCS; Radar Cross Section) 값에 따라 비트 주파수의 크기가 변동하는 경우에는, 디지털 변환 입력단 신호의 정상(Positive) 및/또는 역상(Negative) 부분에 신호 포화(Saturation)가 발생하여 진폭의 왜곡 및 풀 스케일(Full Scale)의 신호 사용을 방해함으로써 양자화 에러(Quantization Error)가 증가하고, 이로 인한 신호 대 잡음비(SNR)의 저하가 심각하게 유발될 수 있는 문제점이 있다.However, the conventional vehicle radar system is configured so that the beat frequency is constantly amplified by applying an amplifier using a fixed value at the base band signal before digitally converting the received frequency signal. Therefore, when the magnitude of the bit frequency varies depending on the distance of the target and the radar cross section (RCS) value, the signal saturation at the positive and / or negative portions of the digital conversion input terminal signal Saturation may occur, disrupting amplitude distortion and using full-scale signals, which may increase quantization error, which may seriously reduce signal-to-noise ratio (SNR). have.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위해 이루어진 것으로서, 차량용 레이더 시스템에서 타겟 물체로부터 반사되는 진동 주파수의 크기를 고려하여 기저 대역 신호 전압의 오프셋을 자동으로 조절할 수 있도록 하는 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치 및 그의 전압 포화 방지 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to improve the above-mentioned conventional problem, and in a vehicle radar system, a baseband signal for automatically adjusting the offset of the baseband signal voltage in consideration of the magnitude of the vibration frequency reflected from the target object is It is an object of the present invention to provide a radar device having a voltage saturation prevention function and a method of preventing the voltage saturation thereof.
본 발명의 일측면에 따른 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치는, 파형의 프로파일을 갖는 기준 주파수 신호를 생성하는 주파수 생성기, 상기 주파수 생성기의 고주파 대역의 기준 주파수 신호를 타겟 물체의 탐지를 위해 송신하는 송신 안테나, 상기 타겟 물체로부터 반사되는 반사파를 수신하는 적어도 하나의 수신 안테나, 상기 반사파와 상기 주파수 생성기의 기준 주파수 신호와의 차이에 의해 상기 타겟 물체에 대한 기저 대역의 진동 주파수 신호를 추출하는 적어도 하나의 믹서 및, 상기 추출된 진동 주파수 신호를 증폭하고 신호의 정상(Positive) 또는 역상(Negative) 여부에 따라 전압 오프셋 값을 조절하는 적어도 하나의 신호 수신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, a radar device having a voltage saturation prevention function of a baseband signal includes a frequency generator for generating a reference frequency signal having a profile of a waveform, and a reference frequency signal in a high frequency band of the frequency generator for detecting a target object. And transmit a baseband vibration frequency signal for the target object by a difference between the reflected wave and the reference frequency signal of the frequency generator, the transmit antenna transmitting for the at least one reflected antenna reflected from the target object. At least one mixer for extracting and at least one signal receiving module for amplifying the extracted vibration frequency signal and adjusting a voltage offset value according to whether the signal is positive or negative .
본 발명에서, 상기 적어도 하나의 신호 수신 모듈은, 상기 적어도 하나의 믹서로부터 추출되는 진동 주파수 신호를 필터링하여 노이즈 성분을 제거하는 필터, 상기 진동 주파수 신호를 미리 설정된 증폭이득으로 증폭하는 프로그래머블 이득 증폭기, 상기 증폭된 진동 주파수 진폭의 피크값을 산출하고, 피크값의 개수 및 파형 크기의 포화 상태를 감지하여 오프셋 조절기에 제공하는 피크 검출기, 상기 피크 검출기로부터의 피크값의 개수 및 파형 크기의 포화 상태에 근거하여, 전압의 오프셋 값을 변환하는 오프셋 조절기 및, 상기 오프셋 조절기에 의해 전압 오프셋 값이 조절된 진동 주파수 신호의 진폭을 디지털 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the at least one signal receiving module, a filter for removing noise components by filtering the vibration frequency signal extracted from the at least one mixer, a programmable gain amplifier for amplifying the vibration frequency signal with a predetermined amplification gain, Calculating a peak value of the amplified oscillation frequency amplitude, detecting a saturation state of the number of peak values and a waveform size, and providing a peak detector to an offset controller; a number of peak values from the peak detector and a saturation state of a waveform size. And an analog-to-digital converter for digitally converting the amplitude of the oscillation frequency signal whose voltage offset value is adjusted by the offset adjuster.
또한, 상기 오프셋 검출기는, 상기 피크 검출기가 진동 주파수의 진폭이 정상(Positive) 신호 부분이라고 감지하면 신호 오프셋 값을 조절하고, 역상(Negative) 신호 부분이라고 감지하면 오프셋 값을 변경하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다. The offset detector may adjust the signal offset value when the peak detector detects that the amplitude of the vibration frequency is a positive signal portion and not change the offset value when the peak detector detects that the amplitude of the vibration signal is a positive signal portion. It is done.
본 발명의 다른 측면에 따른 레이더 장치에서 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 방법은, 주파수 생성기에서 생성된 기준 주파수 신호를 송신 안테나가 타겟 물체의 탐지를 위해 송신하는 제1단계, 적어도 하나의 수신 안테나가 상기 타겟 물체로부터 반사되는 반사파를 수신하는 제2단계, 적어도 하나의 믹서가 상기 반사파와 상기 주파수 생성기의 기준 주파수 신호와의 차이에 의해 상기 타겟 물체에 대한 기저 대역의 진동 주파수 신호를 추출하는 제3단계 및, 적어도 하나의 신호 수신 모듈이 상기 추출된 진동 주파수 신호를 증폭하여 진폭의 피크값에 대한 포화 상태를 검출하고, 진폭이 정상(Positive) 신호 또는 역상(Negative) 신호인지의 여부에 따라 신호의 오프셋 값을 변경하여 디지털 변환하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the radar device according to another aspect of the present invention, a method for preventing voltage saturation of a baseband signal includes a first step in which a transmitting antenna transmits a reference frequency signal generated by a frequency generator for detection of a target object; A second step of receiving a reflected wave reflected from the target object, wherein at least one mixer extracts a baseband vibration frequency signal for the target object by a difference between the reflected wave and a reference frequency signal of the frequency generator And the at least one signal receiving module amplifies the extracted vibration frequency signal to detect a saturation state with respect to the peak value of amplitude, and whether the amplitude is a positive signal or a negative signal. And a fourth step of digitally converting the offset value of the digital converter.
상기 제4단계에서, 상기 적어도 하나의 신호 수신 모듈은, 진동 주파수의 진폭이 정상 신호 부분이라고 감지하면 신호 오프셋 값을 조절하여 디지털 변환하고, 역상 신호 부분이라고 감지하면 오프셋 값을 변경하지 않는 상태에서 디지털 변환하는 것을 특징으로 한다. In the fourth step, when the at least one signal receiving module detects that the amplitude of the vibration frequency is a normal signal portion, the digital signal is converted by adjusting a signal offset value, and when the reverse phase signal portion is detected, the at least one signal receiving module does not change the offset value. Characterized in that the digital conversion.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 차량용 레이더 시스템에 있어서, 신호의 포화를 감지하는 감지기와 오프셋을 자동으로 조절하는 조절기를 내장한 AFE(Analog Front End)단이 통합된 아날로그-디지털 컨버터를 적용하여 오프셋을 실시간으로 자동 조정할 수 있도록 함에 의해, 타켓의 거리, RCS에 의해 반사 신호의 크기가 변동되더라도 풀 스케일의 신호 사용이 가능함과 더불어 양자화 에러를 줄일 수 있고, 신호 대 잡음비(SNR)가 향상됨으로써, 탐지 확률이 향상될 수 있다. According to the present invention made as described above, in a vehicle radar system, an analog-to-digital converter incorporating an analog front end (AFE) stage having a detector for detecting signal saturation and a regulator for automatically adjusting an offset is applied. By automatically adjusting the offset in real time, even if the size of the reflected signal is changed by the target distance and RCS, the full scale signal can be used, the quantization error can be reduced, and the signal-to-noise ratio (SNR) is improved. As a result, the detection probability may be improved.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치에서 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 방법의 동작을 설명하는 플로우차트이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치에 의한 전압 오프셋 제어가 이루어진 상태의 비교 결과를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a radar device having a voltage saturation prevention function of the baseband signal according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an operation of a method for preventing voltage saturation of a baseband signal in a radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams showing comparison results of voltage offset control by a radar device having a voltage saturation prevention function of a baseband signal according to an embodiment of the present invention.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a radar device having a voltage saturation prevention function of the baseband signal according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치는, 송신 안테나(10), 전압 제어 발진기(VCO; Voltage Control Oscillator)(20), 주파수 생성기(30), 신호 처리 유니트(40), 다수의 수신 안테나(A1∼An), 다수의 믹서(B1∼Bn), 다수의 신호 수신 모듈(Z1∼Zn)을 포함한다. As shown in FIG. 1, a radar device having a voltage saturation prevention function of a baseband signal according to the present invention includes a
상기 다수의 신호 수신 모듈(Z1∼Zn)은 상기 다수의 수신 안테나(A1∼An), 다수의 믹서(B1∼Bn)에 각각 대응적으로 연결되어 있고, 반사파로부터 검출한 비트 주파수(즉, 진동 주파수)를 증폭하여 신호의 정상(Positive) 또는 역상(Negative) 여부에 따라 전압 오프셋 값을 조절하는 것으로서, 각각 필터(C1∼Cn), 프로그래머블 이득 증폭기(PGA; Programmable Gain Amplifier)(D1∼Dn), 피크 검출기(Peak Detector)(E1∼En), 오프셋 조절기(F1∼Fn), 아날로그-디지털 컨버터(G1∼Gn)를 포함한다. The plurality of signal receiving modules Z1 to Zn are respectively connected to the plurality of receiving antennas A1 to An and the plurality of mixers B1 to Bn, respectively, and have a bit frequency (that is, vibration) detected from the reflected wave. Frequency amplification to adjust the voltage offset value according to whether the signal is positive or negative. Filters C1 to Cn and Programmable Gain Amplifiers (PGA) to D1 to Dn, respectively. And peak detectors E1 to En, offset adjusters F1 to Fn, and analog-to-digital converters G1 to Gn.
상기 송신 안테나(10)는 주변의 타겟 물체를 탐지하기 위해 고주파 대역의 전자기파를 송신하고, 상기 전압 제어 발진기(20)는 상기 주파수 생성기(30)로부터의 신호 파형의 프로파일 정보를 상기 송신 안테나(10)를 통해 송신 가능한 고주파 대역의 기준 주파수 신호로 변환하기 위한 발진 동작을 수행하고, 상기 발진 동작에 의한 고주파 신호를 상기 각 믹서(B1∼Bn)에 제공한다. The
상기 주파수 생성기(30)는 상기 송신 안테나(10)를 통해 송신하고자 하는 기준 주파수 신호를 생성하여 상기 전압 제어 발진기(20) 및 상기 신호 처리 유니트(40)에 공급한다.The
여기서, 상기 주파수 생성기(30)는 PLL(Phase Lock Loop) 회로와, 처프(Chirp) 발생기를 포함하는데, 상기 처프 발생기는 예컨대, 파형의 형상 등과 같은 파형의 프로파일 정보를 제공하고, 상기 PLL 회로는 상기 전압 제어 발진기(20)로부터 발생되는 기준 주파수 신호의 위상을 고정하는 역할을 수행한다. Here, the
한편, 본 발명에서는 상기 전압 제어 발진기(20)를 상기 주파수 생성기(30)와 별도의 구성요소로서 분리하여 설명하고 있지만, 이는 반드시 특정되지 않는 것으로서, 상기 주파수 생성기(30)는 상기 전압 제어 발진기(20)를 신호 생성 회로의 구성요소로서 포함할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, the voltage controlled
상기 다수의 수신 안테나(A1∼An)는 상기 송신 안테나(10)로부터 송신되어 목표로 하는 타겟 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 반사파를 수신한다. The plurality of receiving antennas A1 to An receive the reflected waves transmitted from the transmitting
상기 다수의 믹서(B1∼Bn)는 상기 각각 대응하는 수신 안테나(A1∼An)를 통해 수신되는 반사파와, 상기 전압 제어 발진기(20)로부터 제공되는 기준 주파수 신호의 차이를 이용하여 전자기파에 대한 타겟 물체의 비트 신호로서 진동 주파수를 추출한다. The plurality of mixers B1 to Bn target the electromagnetic wave by using the difference between the reflected waves received through the corresponding reception antennas A1 to An and the reference frequency signal provided from the voltage controlled
여기서, 상기 반사파 및 전자기파는 레이더의 고주파 송수신 대역이며, 상기 진동 주파수는 기저 대역의 주파수이다. Here, the reflected wave and the electromagnetic wave are high frequency transmission and reception bands of the radar, and the vibration frequency is the frequency of the base band.
또한, 상기 신호 수신 모듈(Z1∼Zn)을 구성하는 각 필터(C1∼Cn)는 상기 각각 대응하는 믹서(B1∼Bn)로부터 추출되는 진동 주파수 신호를 필터링하여 노이즈 성분을 제거한다.Further, each filter C1 to Cn constituting the signal receiving modules Z1 to Zn filters out the vibration frequency signals extracted from the corresponding mixers B1 to Bn to remove noise components.
상기 각 프로그래머블 이득 증폭기(D1∼Dn)는 상기 진동 주파수 신호를 미리 설정된 증폭이득으로 증폭한다. Each of the programmable gain amplifiers D1 to Dn amplifies the vibration frequency signal with a predetermined amplification gain.
상기 각 피크 검출기(E1∼En)는 상기 증폭된 진동 주파수 신호의 진폭 데이터에 대한 피크값을 산출하여, 피크값의 개수 및 파형 크기의 포화 상태를 감지하고, 해당 진동 주파수의 포화 여부 감지에 따른 진폭 정보를 각각 대응하는 오프셋 조절기(F1∼Fn)에 제공한다.Each of the peak detectors E1 to En calculates a peak value of amplitude data of the amplified vibration frequency signal, detects a saturation state of the number of peak values and a waveform size, and detects whether the corresponding vibration frequency is saturated. Amplitude information is provided to corresponding offset adjusters F1 to Fn, respectively.
상기 각 오프셋 조절기(F1∼Fn)는 상기 각 피크 검출기(E1∼En)로부터 제공되는 진동 주파수의 진폭 정보에 근거하여, 신호의 풀 스케일(Full-Scale)에 진동 주파수가 포화되었으면, 전압의 오프셋 값을 변환하여 진동 주파수가 포화되는 것을 방지한다. Each of the offset adjusters F1 to Fn is based on the amplitude information of the vibration frequencies provided from the respective peak detectors E1 to En, and when the vibration frequency is saturated at the full-scale of the signal, the voltage offset is offset. Convert the value to prevent the oscillation frequency from saturating.
여기서, 상기 각 오프셋 조절기(F1∼Fn)는 진동 주파수의 진폭이 풀 스케일 입력에 대해 정상(Positive) 또는 역상(Negative)중에 어느 하나의 부분 또는 모두 포화되었다고 감지하는 각 피크 검출기(E1∼En)의 결과에 따라 전압 오프셋 값을 변환하는 것에 의해, 상기 프로그래머블 이득 증폭기(D1∼Dn)에 각각 입력되는 진동 주파수의 피크(Peak)치가 잘리는 것을 방지한다.Here, each of the offset adjusters (F1 to Fn) detects that the amplitude of the vibration frequency is any or all of the positive or negative phases with respect to the full scale input, or all of the peak detectors (E1 to En). By converting the voltage offset value in accordance with the result, the peak value of the oscillation frequency input to the programmable gain amplifiers D1 to Dn is prevented from being cut off.
상기 각 아날로그-디지털 컨버터(G1∼Gn)는 상기 프로그래머블 이득 증폭기(D1∼Dn)에 의해 증폭되어, 상기 피크 검출기(E1∼En) 및 상기 오프셋 조절기(F1∼Fn)에 의해 전압 오프셋 값이 조절된 진동 주파수 신호의 진폭을 디지털 변환하여 상기 신호 처리 유니트(40)에 전달한다.The analog-to-digital converters G1 to Gn are amplified by the programmable gain amplifiers D1 to Dn, and the voltage offset values are adjusted by the peak detectors E1 to En and the offset adjusters F1 to Fn. The amplitude of the oscillated frequency signal is digitally converted and transmitted to the
이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 레이더 장치에서 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 방법의 동작에 대해 도 2의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다. Next, the operation of the method for preventing voltage saturation of the baseband signal in the radar device according to the present invention made as described above will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. 2.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 장치에서 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 방법의 동작을 설명하는 플로우차트이다. 2 is a flowchart illustrating an operation of a method for preventing voltage saturation of a baseband signal in a radar apparatus according to an embodiment of the present invention.
먼저, 주파수 생성기(30) 및 전압 제어 발진기(20)로부터 생성된 파형의 프로파일 정보를 갖는 기준 주파수 신호가 송신 안테나(10)를 통해 송신되어 목표 타겟 물체에 반사되고, 상기 반사되는 반사파를 각 수신 안테나(A1∼An)가 수신하게 되면, 상기 각 수신 안테나(A1∼An)에 대응하여 연결된 믹서(B1∼Bn)는, 상기 반사파와 상기 전압 제어 발진기(20)로부터 제공되는 기준 주파수 신호의 신호 차이를 산정하여 타겟 물체의 진동 주파수 신호 즉, 비트 신호를 추출한다(S10).First, a reference frequency signal having profile information of a waveform generated from the
그에 따라, 상기 각 믹서(B1∼Bn)에 대응하여 연결되어 있는 다수의 신호 수신 모듈(Z1∼Zn)의 각 필터(C1∼Cn)는, 상기 기저 대역의 진동 주파수 신호를 필터링하여 노이즈 성분을 각각 제거하고(S11), 상기 각 필터(C1∼Cn)와 대응적으로 연결된 각 프로그래머블 이득 증폭기(D1∼Dn)는, 미리 설정된 증폭 이득에 따라 상기 진동 주파수 신호를 증폭한다(S12).Accordingly, each of the filters C1 to Cn of the plurality of signal receiving modules Z1 to Zn connected corresponding to the respective mixers B1 to Bn filters the baseband vibration frequency signal to obtain a noise component. Each of the programmable gain amplifiers D1 to Dn, which are respectively removed (S11) and correspondingly connected to the respective filters C1 to Cn, amplifies the vibration frequency signal according to a preset amplification gain (S12).
그 상태에서, 상기 각 프로그래머블 이득 증폭기(D1∼Dn)와 대응적으로 연결된 피크 검출기(E1∼En)는, 상기 증폭된 진동 주파수 신호의 진폭에 대한 피크치를 검출하고, 피크값의 개수 및 파형의 포화 상태를 감지하게 되는데, 상기 진동 주파수 신호의 진폭 포화 부분이 정상(Positive) 신호 부분인지를 판단한다(S13).In this state, the peak detectors E1 to En correspondingly connected to the respective programmable gain amplifiers D1 to Dn detect peak values for the amplitudes of the amplified vibration frequency signals, and determine the number of peak values and waveforms. The saturation state is detected, and it is determined whether the amplitude saturation part of the vibration frequency signal is the positive signal part (S13).
상기 판단 결과, 상기 각 피크 검출기(E1∼En)는 상기 진동 주파수 신호의 진폭이 정상(Positive) 신호 부분이라고 판단되면, 상기 정상 신호 부분의 신호 포화 정보를 각기 대응하는 오프셋 조절기(F1∼Fn)에 제공하고, 각 오프셋 조절기(F1∼Fn)에서는 상기 진폭 신호의 포화 정보에 따라 신호의 전압 오프셋 값을 변경한다(S14). As a result of the determination, when the peak detectors E1 to En determine that the amplitude of the vibration frequency signal is a positive signal portion, the offset adjusters F1 to Fn respectively corresponding to the signal saturation information of the normal signal portion, respectively. Each offset regulator F1 to Fn changes the voltage offset value of the signal in accordance with the saturation information of the amplitude signal (S14).
그 반면에, 상기 진동 주파수 신호의 진폭이 정상(Positive) 신호 부분이 아니고, 역상(Negative) 신호 부분이라고 판단하게 되면, 상기 각 피크 검출기(E1∼En)는 역상 신호 부분의 정보를 각기 대응하는 오프셋 조절기(F1∼Fn)에 제공하고, 상기 각 오프셋 조절기(F1∼Fn)에서는 오프셋 값을 변경하지 않게 된다(S15).On the other hand, if it is determined that the amplitude of the vibration frequency signal is not a positive signal portion but a negative signal portion, each of the peak detectors E1 to En respectively corresponds to the information of the reverse phase signal portion. Offset regulators F1 to Fn are provided, and the offset values F1 to Fn are not changed (S15).
상기 S14 또는 S15의 단계를 진행한 이후에, 상기 각 오프셋 조절기(F1∼Fn)와 대응하여 연결된 각 아날로그-디지털 컨버터(G1∼Gn)는 상기 진동 주파수 신호의 진폭분을 디지털 변환하여 신호 처리 유니트(40)에 제공한다(S16).After the step S14 or S15, each analog-to-digital converter G1 to Gn connected in correspondence with the respective offset adjusters F1 to Fn converts the amplitude of the vibration frequency signal into a digital signal processing unit. It provides to 40 (S16).
그에 따라, 상기 신호 처리 유니트(40)는 상기 각 아날로그-디지털 컨버터(G1∼Gn)로부터 입력되는 진동 주파수 신호의 진폭 데이터를 근거로, 예컨대 타겟 물체와 차량과의 거리, 속도, 위치 등을 연산하는 신호 처리 알고리즘을 진행한다(S17).Accordingly, the
또한, 상기 신호 처리 유니트(40)는 상기 진동 주파수 신호의 진폭 데이터를 근거로, 예컨대 차량의 코스 추정, 추적 처리, 궤적 추정 등과 같은 타겟 선정 알고리즘을 수행할 수 있고(S18), 예컨대 엔진 제어, 제동 제어 등과 같은 실질적인 차량의 제어 알고리즘을 수행할 수 있게 된다(S19). In addition, the
다음에, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치에 의한 전압 오프셋 제어가 이루어진 상태의 비교 결과를 나타낸 도면이다. Next, FIGS. 3A and 3B are diagrams showing comparison results of voltage offset control performed by a radar device having a voltage saturation prevention function of a baseband signal according to an embodiment of the present invention.
도 3a에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 전압 오프셋 자동 조절 기능이 적용되기 이전에 진동 주파수 신호의 진폭 손실이 발생함에 의해 풀 스케일을 사용할 수 없도록 되어 있지만, 도 3b에 도시된 바와 같이 본 발명의 전압 오프셋 자동 조절 기능을 적용하게 되면 진동 주파수 신호의 오프셋 값이 안정화됨에 의해, 진폭 손실이 대폭 감소되어 풀 스케일의 사용이 가능함과 더불어, 디지털 변환에 대한 양자화 에러가 감소될 수 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 3A, the full scale cannot be used due to the amplitude loss of the vibration frequency signal before the voltage offset automatic adjustment function of the present invention is applied. However, as shown in FIG. When the voltage offset automatic adjustment function is applied, the offset value of the oscillation frequency signal is stabilized, so that the amplitude loss is greatly reduced, thereby enabling the use of full scale, and the quantization error for the digital conversion. .
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs can make various modifications and other equivalent embodiments therefrom. I will understand. Therefore, the technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.
10:송신 안테나 20:전압 제어 발진기
30:주파수 생성기 40:신호 처리 유니트
A1∼An:수신 안테나 B1∼Bn:믹서
C1∼Cn:필터 D1∼Dn:프로그래머블 이득 증폭기
E1∼En:피크 검출기 F1∼Fn:오프셋 조절기
G1∼Gn:아날로그-디지털 컨버터 Z1∼Zn:신호 수신 모듈10: transmitting antenna 20: voltage controlled oscillator
30: frequency generator 40: signal processing unit
A1 to An: receiving antenna B1 to Bn: mixer
C1 to Cn: Filter D1 to Dn: Programmable Gain Amplifier
E1 to En: Peak detector F1 to Fn: Offset regulator
G1 to Gn: Analog-to-digital converter Z1 to Zn: Signal receiving module
Claims (5)
상기 주파수 생성기의 고주파 대역의 기준 주파수 신호를 타겟 물체의 탐지를 위해 송신하는 송신 안테나;
상기 타겟 물체로부터 반사되는 반사파를 수신하는 적어도 하나의 수신 안테나;
상기 반사파와 상기 주파수 생성기의 기준 주파수 신호와의 차이에 의해 상기 타겟 물체에 대한 기저 대역의 진동 주파수 신호를 추출하는 적어도 하나의 믹서; 및
상기 추출된 진동 주파수 신호를 증폭하고 신호의 정상(Positive) 또는 역상(Negative) 여부에 따라 전압 오프셋 값을 조절하는 적어도 하나의 신호 수신 모듈을 포함하되,
상기 적어도 하나의 신호 수신 모듈은,
상기 적어도 하나의 믹서로부터 추출되는 진동 주파수 신호를 필터링하여 노이즈 성분을 제거하는 필터,
상기 진동 주파수 신호를 미리 설정된 증폭이득으로 증폭하는 프로그래머블 이득 증폭기,
상기 증폭된 진동 주파수 진폭의 피크값을 산출하고, 피크값의 개수 및 파형 크기의 포화 상태를 감지하여 오프셋 조절기에 제공하는 피크 검출기,
상기 피크 검출기로부터의 피크값의 개수 및 파형 크기의 포화 상태에 근거하여, 전압의 오프셋 값을 변환하는 오프셋 조절기 및,
상기 오프셋 조절기에 의해 전압 오프셋 값이 조절된 진동 주파수 신호의 진폭을 디지털 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함하고,
상기 오프셋 조절기는, 상기 피크 검출기가 진동 주파수의 진폭이 정상(Positive) 신호 부분이라고 감지하면 신호 오프셋 값을 조절하고, 역상(Negative) 신호 부분이라고 감지하면 오프셋 값을 변경하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 기능을 갖춘 레이더 장치.A frequency generator for generating a reference frequency signal having a profile of the waveform;
A transmission antenna for transmitting a high frequency band reference frequency signal of the frequency generator for detection of a target object;
At least one receiving antenna receiving the reflected wave reflected from the target object;
At least one mixer for extracting a baseband vibration frequency signal for the target object by a difference between the reflected wave and a reference frequency signal of the frequency generator; And
At least one signal receiving module for amplifying the extracted vibration frequency signal and adjusts the voltage offset value according to whether the signal is positive or negative,
The at least one signal receiving module,
A filter for removing noise components by filtering the vibration frequency signal extracted from the at least one mixer,
A programmable gain amplifier for amplifying the vibration frequency signal with a predetermined amplification gain,
A peak detector for calculating the peak value of the amplified vibration frequency amplitude, detecting a saturation state of the number of peak values and the waveform size and providing the peak value to an offset controller;
An offset regulator for converting an offset value of the voltage based on the number of peak values from the peak detector and the saturation state of the waveform size, and
And an analog-to-digital converter for digitally converting the amplitude of the vibration frequency signal whose voltage offset value is adjusted by the offset adjuster.
The offset adjuster may adjust the signal offset value when the peak detector detects that the amplitude of the vibration frequency is a positive signal portion, and does not change the offset value when it detects that the amplitude of the vibration signal is a negative signal portion. Radar device with voltage saturation protection of baseband signals.
적어도 하나의 수신 안테나가 상기 타겟 물체로부터 반사되는 반사파를 수신하는 제2단계;
적어도 하나의 믹서가 상기 반사파와 상기 주파수 생성기의 기준 주파수 신호와의 차이에 의해 상기 타겟 물체에 대한 기저 대역의 진동 주파수 신호를 추출하는 제3단계; 및
적어도 하나의 신호 수신 모듈이 상기 추출된 진동 주파수 신호를 증폭하여 진폭의 피크값에 대한 포화 상태를 검출하고, 진폭이 정상(Positive) 신호 또는 역상(Negative) 신호인지의 여부에 따라 신호의 오프셋 값을 변경하여 디지털 변환하는 제4단계를 포함하되,
상기 제4단계에서, 상기 적어도 하나의 신호 수신 모듈은, 진동 주파수의 진폭이 정상 신호 부분이라고 감지하면 신호 오프셋 값을 조절하여 디지털 변환하고, 역상 신호 부분이라고 감지하면 오프셋 값을 변경하지 않는 상태에서 디지털 변환하는 것을 특징으로 하는 레이더 장치에서 기저 대역 신호의 전압 포화 방지 방법.
A first step of transmitting, by the transmitting antenna, for detection of the target object, the reference frequency signal generated by the frequency generator;
A second step in which at least one receiving antenna receives a reflected wave reflected from the target object;
Extracting, by at least one mixer, a baseband vibration frequency signal for the target object by a difference between the reflected wave and a reference frequency signal of the frequency generator; And
At least one signal receiving module amplifies the extracted vibration frequency signal to detect a saturation state with respect to the peak value of the amplitude, and the offset value of the signal depending on whether the amplitude is a positive signal or a negative signal Including the fourth step of changing the digital conversion,
In the fourth step, when the at least one signal receiving module detects that the amplitude of the vibration frequency is a normal signal portion, the digital signal is converted by adjusting a signal offset value, and when the reverse phase signal portion is detected, the at least one signal receiving module does not change the offset value. A method of preventing voltage saturation of a baseband signal in a radar device, characterized by digital conversion.
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