KR101224861B1 - Fmcw radar and near range clutter signal suppression method of the fmcw radar - Google Patents

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이종민
선선구
이정수
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Abstract

PURPOSE: A FMCW radar and an attenuating method for a near distance clutter signal of the FMCW radar are provided to expand a dynamic area of a receiver and to improve a signal to noise ratio. CONSTITUTION: A FMCW radar and an attenuating method for a near distance clutter signal of the FMCW radar comprise the following: A RF transmitter(20) is delivered a signal from a signal generator of a frequency generator(30) and transmits the same to a transmitting antenna. The transmitting antenna transmits an RF detection signal to the outside. An RF receiver(10) RF-converts the reflected signal returning from a target and produces the same to a mixer(35). The mixer mixes the local signal separated from the frequency generator and the reflected signal from the RF receiver and produces an intermediate frequency. An intermediate frequency signal amplifier lowers or amplifies the frequency of the Doppler reflected signal and provides the same to a signal processor(70). The signal processor converts the analog signal passed through the intermediate frequency signal expander to the digital signal and extracts the characteristics of the detected target. [Reference numerals] (10) RF receiver; (20) RF transmitter; (30) Frequency generator; (40) Low band pass filter; (50) Active band stop filter; (60) Gain amplifier; (70) Signal processor; (71) A/D converter; (AA) Intermediate frequency signal amplifier; (BB) Reception signal generator; (CC) Transmission signal generator

Description

ＦＭＣＷ 레이더 및 ＦＭＣＷ 레이더의 근거리 클러터 신호 감쇄 방법{FMCW RADAR AND NEAR RANGE CLUTTER SIGNAL SUPPRESSION METHOD OF THE FMCW RADAR}FMCW RADAR AND NEAR RANGE CLUTTER SIGNAL SUPPRESSION METHOD OF THE FMCW RADAR}

본 발명은 FMCW 레이더 및 FMCW 레이더의 근거리 클러터 신호 감쇄 방법에 관한 것으로, 특히 송신 누설 전력과 근거리 클러터 신호를 동시에 억제하여 수신기의 동적 영역이 확장될 수 있도록 한 FMCW 레이더 및 FMCW 레이더의 근거리 클러터 신호 감쇄 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for attenuating short-range clutter signals of FMCW radars and FMCW radars. In particular, the present invention relates to a short-range clutter of FMCW radars and FMCW radars, which suppresses transmission leakage power and near-clutter signals at the same time, thereby allowing the dynamic range of a receiver to be expanded. Data signal attenuation method.

FMCW 레이터는 연속된 주파수를 갖는 탐지 신호를 표적에 방사하고, 그 표적을 맞고 돌아온 도플러 주파수(Doppler Frequency)를 탐지함으로써 표적에 대한 특성, 예를 들어 표적과의 거리 및 속도를 측정한다.The FMCW radar measures the characteristics of the target, such as distance and speed to the target, by radiating a detection signal with a continuous frequency to the target and detecting the Doppler Frequency that hits the target.

이와 같은 FMCW 레이더는 구조가 단순하고, 소형화된 크기를 갖는다는 장점때문에, 군용 소형 레이더, 민수 측정용 레이더, 및 차량 충돌 방지 시스템 등에 널리 사용된다. FMCW 레이더에서 표적의 위치에 대한 추정 범위는 송신되는 RF(radio frequency) 신호의 주파수를 체계적으로 변경함으로써 측정된다. 이를 위해, FMCW 레이더는 송신된 신호의 주파수를 시간에 따라 선형적으로 변경되도록 배치 설계한다.Such FMCW radars are widely used in military small radars, civil radars, and vehicle collision avoidance systems due to their simple structure and miniaturized size. The estimated range for the position of the target in the FMCW radar is measured by systematically changing the frequency of the transmitted radio frequency (RF) signal. To this end, the FMCW radar is designed to arrange the frequency of the transmitted signal to change linearly with time.

종래 FMCW 레이더는, 고속 이동 표적에 대한 클러터 신호와 표적 신호를 분리하기 위한 기술이 적용되었다. 이를 위해 저대역 통과 필터와, 대역 저지 필터와 같은 노치필터를 FMCW 레이더에 적용하였다. 하지만, 대역 저지 필터의 경우 부피가 커서 수신기 조립이 어렵고, 특히 근거리 클러터 신호를 완벽하게 억제하지 못하여 일부가 수신기로 유입되는 문제가 있었다.
In the conventional FMCW radar, a technique for separating a clutter signal and a target signal for a fast moving target has been applied. For this purpose, notch filters such as low pass filter and band stop filter are applied to FMCW radar. However, in the case of the band stop filter, it is difficult to assemble the receiver due to its large volume, and in particular, there is a problem in that some parts are introduced into the receiver because it does not completely suppress the near clutter signal.

따라서, 본 발명의 실시예들은, 송신 누설 전력의 억제와 함께 근거리 클러터 신호를 보다 감쇄시켜서 수신기의 동적영역을 확장하고 탐지된 표적의 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있는 FMCW 레이더 및 이의 근거리 클러터 신호 감쇄 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Accordingly, embodiments of the present invention provide an FMCW radar and its near clutter signal that can further attenuate the near clutter signal with suppression of transmit leakage power to expand the dynamic range of the receiver and improve the signal-to-noise ratio of the detected target. The purpose is to provide a method of attenuation.

본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더는, 탐지 신호를 송신하는 송신 안테나와; 상기 탐지 신호가 표적에 의해 도플러된 반사 신호를 수신하는 수신 안테나와;상기 도플러된 반사 신호의 주파수대역을 하향 및 증폭하여 출력하는 중간 주파수 신호 증폭부와; 상기 중간 주파수 신호 증폭부를 통과한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 탐지된 표적의 특성을 추출하는 신호 처리부;를 포함하고, 상기 중간 주파수 신호 증폭부는, 상기 도플러된 반사 신호에 포함된 송신 누설 전력과 근거리 클러터 신호를 동시에 감쇄시키는 능동 대역 저지 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An FMCW radar according to an embodiment of the present invention comprises: a transmission antenna for transmitting a detection signal; A reception antenna receiving a reflection signal doped by the detection signal by a target; an intermediate frequency signal amplifying unit outputting the amplified frequency band of the doppler reflection signal downward and amplified; And a signal processor for converting the analog signal passing through the intermediate frequency signal amplification unit into a digital signal to extract the characteristic of the detected target, wherein the intermediate frequency signal amplifying unit includes transmission leakage power included in the doppler reflected signal. And an active band rejection filter unit for simultaneously attenuating the near clutter signal.

일 실시예에서, 상기 능동 대역 저지 필터부는, 정해진 계수로 입력신호 중 특정주파수대역의 출력을 저지하기 위한 공진부와; 상기 입력신호를 미리설정된 증폭이득에 따라 증폭시키는 증폭부와; 루프 보정을 위해, 상기 공진부 및 증폭부를 통과한 입력신호를 상기 능동 대역 저지 필터부의 입력으로 회귀시키는 피드백부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the active band rejection filter unit may include: a resonator configured to block an output of a specific frequency band among the input signals with a predetermined coefficient; An amplifier for amplifying the input signal according to a predetermined amplification gain; And a feedback unit for returning the input signal passing through the resonator and the amplifier to the input of the active band rejection filter unit for loop correction.

일 실시예에서, 상기 중간 주파수 신호 증폭부는, 상기 능동 대역 저지 필터부 및 믹서 사이에 고증폭이득을 갖는 이득증폭부;를 포함하고, 상기 이득증폭부는, 상기 능동 대역 저지 필터부를 통과한 주파수 신호에서 표적 신호 영역의 신호 세기만을 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the intermediate frequency signal amplifying unit may include a gain amplifier having a high amplification gain between the active band suppression filter unit and the mixer, and the gain amplifier unit includes a frequency signal passing through the active band suppression filter unit. In this case, the signal intensity of the target signal region is amplified and output.

일 실시예에서, 상기 능동 대역 저지 필터부는, 상기 공진부 및 상기 증폭부의 위치가 스왑(swap) 가능한 구조를 포함하도록 설계되는 것을 특징으로 한다.In an exemplary embodiment, the active band rejection filter part may be designed to include a structure in which positions of the resonator part and the amplification part are swappable.

일 실시예에서, 상기 능동 대역 저지 필터부는, 상기 공진부 및 증폭부를 통과한 제1주파수 신호를 상기 능동 대역 저지 필터부의 입력으로 회귀시켜 근거리 클러터 신호 영역에서의 신호 세기를 감소하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In an example embodiment, the active band rejection filter unit may return the first frequency signal passing through the resonator and the amplification unit to the input of the active band rejection filter unit to reduce and output the signal strength in the near clutter signal region. It features.

일 실시예에서, 상기 능동 대역 저지 필터부는, 상기 신호처리부에 인가되는 부하를 감소시키기 위한 신호 이득을 제공하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the active band reject filter, characterized in that to provide a signal gain for reducing the load applied to the signal processor.

일 실시예에서, 상기 신호처리부는, 상기 중간 주파수 신호 증폭부를 통과한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와; 고속푸리에변환법을 사용하여 상기 디지털 신호로부터 비트신호의 주파수를 검출하고, 상기 비트신호의 주파수의 크기를 비교 및 분석하여 탐지된 표적의 특성을 추출하는 DSP;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The signal processor may include an A / D converter for converting an analog signal passing through the intermediate frequency signal amplifier into a digital signal; And a DSP for detecting the frequency of the bit signal from the digital signal using a fast Fourier transform method, and comparing and analyzing the magnitude of the frequency of the bit signal to extract the characteristic of the detected target.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더의 근거리 클러터 신호 감쇄 방법은, 송신된 탐지 신호가 표적에 의해 도플러된 반사 신호를 수신하는 단계와; 상기 도플러된 반사 신호의 주파수 대역을 하향 및 증폭하고, 일정 주파수 신호로 공진, 증폭, 및 피드백 제어하여 상기 반사 신호에 포함된 송신 누설 전력과 근거리 클러터 신호를 동시에 감쇄시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, a method for attenuating a near-field clutter signal of an FMCW radar according to an embodiment of the present invention, the method includes: receiving a reflected signal in which a transmitted detection signal is dopped by a target; And attenuating and amplifying a frequency band of the doppler reflected signal, and simultaneously attenuating the transmission leakage power and the near clutter signal included in the reflected signal by resonating, amplifying, and feedback controlling the predetermined frequency signal. It features.

본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 및 이의 근거리 클러터 신호 감쇄 방법에 의하면, 중간 주파수 처리 과정에서 능동 대역 저지 필터를 적용하여 송신 누설 전력 및 근거리 클러터 신호를 동시에 감쇄시킴으로써 수신기의 동적 영역을 확장시키는 효과를 제공한다.
According to the FMCW radar and its short-range clutter signal attenuation method according to an embodiment of the present invention, an active band rejection filter is applied to attenuate the transmission leakage power and the short-range clutter signal simultaneously in the intermediate frequency processing to extend the dynamic range of the receiver. It provides an effect.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더의 구성을 보인 블록도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 실시예에 따른 능동 대역 저지 필터의 세부구성을 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동 대역 저지 필터 사용시 주파수 특성을 보인 그래프이다.
도 4는 중간 주파수 신호 증폭부의 저대역 통과 필터만을 통과한 경우, 주파수의 신호 세기를 나타낸 그래프이다.
도 5는 종래 FMCW 레이더에 따라, 대역 저지 필터를 통과한 주파수의 신호 세기를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 능동 대역 저지 필터를 통과한 주파수의 신호 세기를 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram showing the configuration of an FMCW radar according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B illustrate a detailed configuration of an active band reject filter according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a graph showing frequency characteristics when using an active band rejection filter according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the signal strength of the frequency when passing only the low pass filter of the intermediate frequency signal amplifier.
5 is a graph showing the signal strength of the frequency passing through the band reject filter according to the conventional FMCW radar.
6 is a graph showing the signal strength of the frequency passing through the active band reject filter in accordance with an embodiment of the present invention.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 및 이의 근거리 클러터 신호 감쇄 방법에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명을 설명하는데 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail with respect to the FMCW radar and its near-clutter signal attenuation method according to an embodiment of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration related to the present invention may obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더의 구성을 설명하면 다음과 같다. 상기 FMCW 레이더은 RF 수신부(10)와, RF 송신부(20), 주파수 발생부(30), 믹서(35, 65), 저대역 통과 필터(40)와 능동 대역 저지 필터(50)와 이득증폭부(60)를 포함하는 중간 주파수 신호 증폭부, 및 신호 처리부(70)를 포함한다.First, referring to Figure 1, the configuration of the FMCW radar according to an embodiment of the present invention will be described. The FMCW radar includes an RF receiver 10, an RF transmitter 20, a frequency generator 30, a mixer 35, 65, a low pass filter 40, an active band suppression filter 50, and a gain amplifier ( And an intermediate frequency signal amplifying unit (60), and a signal processing unit (70).

RF 송신부(20)는 주파수 발생부(30)의 송신 신호 발생부로부터 생성된 신호를 전달받아 송신 안테나(미도시)로 송신한다. 송신 안테나는 RF 탐지 신호를 외부에 송신한다. RF 탐지 신호는 표적을 맞고 도플러되며, 도플러된 반사 신호는 수신 안테나(미도시)에 수신된다.The RF transmitter 20 receives a signal generated from the transmission signal generator of the frequency generator 30 and transmits the signal to a transmission antenna (not shown). The transmitting antenna transmits the RF detection signal to the outside. The RF detection signal is doppled with the target and the doppler reflected signal is received at a receiving antenna (not shown).

RF 수신부(10)는 표적을 맞고 돌아온 반사 신호를 RF 변환하여 믹서(35)에 제공한다. 믹서(35)를 통과한 반사 신호는 중간 주파수 대역으로 감소되어 중간 주파수 신호 증폭부에 전달된다. 즉, 믹서(35)는 RF 수신부(10)로부터 수신되는 반사 신호와 주파수 발생부(30)로부터 분기된 로컬 신호를 믹싱하여 중간 주파수를 생성한다.The RF receiver 10 RF-converts the reflected signal returned by hitting the target and provides the RF to the mixer 35. The reflected signal passing through the mixer 35 is reduced to the intermediate frequency band and transmitted to the intermediate frequency signal amplifier. That is, the mixer 35 generates an intermediate frequency by mixing the reflected signal received from the RF receiver 10 and the local signal branched from the frequency generator 30.

중간 주파수 신호 증폭부는, 도플러된 반사 신호의 주파수 대역을 더욱 하향 및 증폭 처리하여 신호 처리부(70)에 제공한다. The intermediate frequency signal amplifying unit further downwards and amplifies the frequency band of the doppler reflected signal and provides the signal to the signal processing unit 70.

실시예에서, 중간 주파수 신호 증폭부는 능동 대역 저지 필터부(50)와 믹서(65) 사이에 고증폭이득을 갖는 이득증폭부(60)를 포함할 수 있다. 이런 경우, 이득증폭부(60)는 능동 대역 저지 필터부(50)를 통과한 주파수 신호에서 표적 신호 영역의 신호 세기만을 증폭하여 출력할 수 있다. 그에 따라, 표적 신호의 손실이 최소화되며 더 나아가서는 표적 신호의 질이 더욱 향상된다.In an exemplary embodiment, the intermediate frequency signal amplifying unit may include a gain amplifier 60 having a high amplification gain between the active band rejection filter unit 50 and the mixer 65. In this case, the gain amplifier 60 may amplify and output only the signal strength of the target signal region from the frequency signal passed through the active band rejection filter unit 50. Thus, the loss of the target signal is minimized and further the quality of the target signal is further improved.

또한, 실시예에서, 중간 주파수 신호 증폭부는 입력된 신호를 일정 주파수 신호로 공진, 증폭, 및 피드백 제어하여 특히 근거리 클러터 신호 영역에서의 신호 세기를 더욱 감소시킬 수 있다.Further, in an embodiment, the intermediate frequency signal amplifying unit may further reduce the signal strength, particularly in the near clutter signal region, by resonating, amplifying, and feedback-controlling the input signal into a constant frequency signal.

신호 처리부(70)는 중간 주파수 신호 증폭부를 통과한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여, 탐지된 표적의 특성, 예를 들어 탐지 속도, 표적과의 거리 등을 추출한다. 이를 위해, 상기 신호 처리부(70)는 중간 주파수 신호 증폭부에서 출력된 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터(71)와, 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform) 기법을 적용하여 A/D컨버터(71)에 의한 디지털신호에서 비트신호의 주파수를 검출하고 그 비트신호의 주파수의 크기를 비교, 분석하는DSP(Digital Signal Processing)(72)를 포함한다. DSP(72)는, 예를 들어, 전달받은 디지털 신호를 메모리(미도시)에 저장하고, FFT(Fast Fourier Transform) 기법을 사용하여 표적과의 거리를 산출할 수 있다.The signal processor 70 converts the analog signal passing through the intermediate frequency signal amplification unit into a digital signal, and extracts characteristics of the detected target, for example, a detection speed and a distance to the target. To this end, the signal processor 70 applies an A / D converter 71 for converting an analog signal output from the intermediate frequency signal amplification unit into a digital signal, and A / D by applying a Fast Fourier Transform technique. The digital signal processing (DSP) 72 detects the frequency of the bit signal in the digital signal by the converter 71 and compares and analyzes the magnitude of the frequency of the bit signal. For example, the DSP 72 may store the received digital signal in a memory (not shown), and calculate a distance from the target by using a fast fourier transform (FFT) technique.

본 발명에 따른 실시예에서, 상기 능동 대역 저지 필터(50)는 상기 RF 수신부(10)에 수신된 신호에 포함된 송신 누설 전력과 근거리 클러터 신호를 동시에 감쇄시킨다.In the embodiment according to the present invention, the active band reject filter 50 simultaneously attenuates the transmission leakage power and the near clutter signal included in the signal received by the RF receiver 10.

이와 같은 능동 대역 저지 필터(50)는 1)부피가 작기 때문에 수신기의 조립이 용이하며, 2)송신 누설 전력과 함께 근거리의 클러터 신호를 더욱 감쇄시켜서 수신기의 동적영역을 확장하고, 3)나아가, 증폭이득(Gain)을 더욱 증가시켜 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있고, 4)표적 신호의 신호 손실을 최소화하거나 오히려 증폭시켜 출력하는 것이 가능한 특성들을 갖는다.The active band rejection filter 50 is 1) easy to assemble the receiver because of the small volume, 2) to further attenuate the clutter signal of the short-range with the transmission leakage power to expand the dynamic range of the receiver, 3) In addition, the signal-to-noise ratio can be improved by further increasing the gain, and 4) the signal loss of the target signal can be minimized or rather amplified and outputted.

구체적으로, 도 2a 및 도 2b에는 본 발명의 실시예에 따른 능동 대역 저지 필터(50)의 세부구성이 도시된다. 도시된 바와 같이, 능동 대역 저지 필터(50)는 공진부(52)와, 증폭부(54)와, 피드백부(56)를 포함하여 이루어진다. 다만, 도시된 실시예에 한정되지 않고, 송신 누설 전력과 근거리 클러터 신호를 동시에 감쇄시킬 수 있는 다양한 피드백 회로 구조로 구현될 수 있으며, 이와 같은 피드백 회로 구조는 트랜지스터를 구성으로 포함할 수 있다.Specifically, FIGS. 2A and 2B show a detailed configuration of the active band reject filter 50 according to the embodiment of the present invention. As shown, the active band rejection filter 50 includes a resonator 52, an amplifier 54, and a feedback unit 56. However, the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and may be implemented as various feedback circuit structures capable of simultaneously attenuating transmission leakage power and a near-clutter signal. Such a feedback circuit structure may include a transistor as a configuration.

공진부(52)는 정해진 계수로 능동 대역 저지 필터(50)에 입력된 신호 중 특정주파수 대역의 출력을 저지하는 기능을 수행한다.The resonator 52 functions to block an output of a specific frequency band among the signals input to the active band suppression filter 50 with a predetermined coefficient.

증폭부(54)는 능동 대역 저지 필터(50)에 입력된 신호나 또는 공진부(52)를 통과한 신호를 신호를 미리설정된 증폭이득에 따라 증폭시킨다. The amplifier 54 amplifies the signal input to the active band rejection filter 50 or the signal passing through the resonator 52 in accordance with a predetermined amplification gain.

피드백부(56)는 루프 보정을 위해 상기 공진부(52) 및 증폭부(54)를 통과한 신호를 다시 능동 대역 저지 필터(50)의 입력으로 회귀시킨다. The feedback unit 56 returns the signal passing through the resonator 52 and the amplifier 54 to the input of the active band rejection filter 50 for loop correction.

이와 같은 피드백 회로 구조에 따라, 공진부(52) 및 증폭부(54)를 통과한 제1주파수 신호를 본 발명의 목적에 따라 송신 누설 전력과 근거리 클러터 신호를 동시에 감쇄시킬 수 있는 제2주파수 신호로 보정하여 출력하기 위해, 능동 대역 저지 필터(50)의 입력신호로 회귀시킬 수 있다.According to the feedback circuit structure as described above, the second frequency capable of simultaneously attenuating the transmission leakage power and the near clutter signal in the first frequency signal passing through the resonator 52 and the amplifier 54 according to the object of the present invention. In order to correct and output the signal, the signal may be returned to the input signal of the active band reject filter 50.

실시예에서, 상기 공진부(52)와 증폭부(54)의 위치는 스왑(swap)될 수 있다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 입력신호를 먼저 공진부(52)에 통과시켜 특정 주파수 대역의 출력을 억제한 주파수 신호를 전달하고, 출력된 주파수 신호를 증폭부(54)를 통해 미리설정된 증폭이득을 갖도록 증폭시킨 다음 출력하거나 또는 피드백부(56)에 제공하는 구조로 설계될 수 있다. 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 입력신호를 증폭부(54)에 전달하여 미리설정된 증폭이득을 갖도록 증폭시킨 다음, 증폭된 입력신호를 공진부(52)에 통과시켜 특정 주파수 대역의 출력을 억제한 주파수 신호를 전달하도록 공진하여 출력하거나 또는 피드백부(56)에 제공하여 보정 신호를 생성하게 할 수 있다.In an embodiment, the positions of the resonator 52 and the amplifier 54 may be swapped. That is, as shown in FIG. 2A, the input signal is first passed through the resonator 52 to transmit a frequency signal suppressing the output of a specific frequency band, and the output frequency signal is amplified by the amplifier 54 in advance. It can be designed to amplify to have a gain and then output or provide it to the feedback unit 56. Alternatively, as illustrated in FIG. 2B, the input signal is transferred to the amplifier 54 to be amplified to have a predetermined gain. Then, the amplified input signal is passed through the resonator 52 to suppress output of a specific frequency band. Resonance may be output to transmit a frequency signal, or may be provided to the feedback unit 56 to generate a correction signal.

또한, 피드백부(56)는 상기 공진부(52) 및 증폭부(54)를 통과한 제1주파수 신호를 능동 대역 저지 필터부(50)의 입력으로 회귀시켜 근거리 클러터 신호 영역에서의 신호 세기를 더욱 감소하여 출력할 수 있다.
In addition, the feedback unit 56 returns the first frequency signal passing through the resonator unit 52 and the amplifier unit 54 to the input of the active band suppression filter unit 50, thereby increasing the signal strength in the near clutter signal region. Can be further reduced.

도 3은 상기 기술한 능동 대역 저지 필터(50)의 적용시 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 도 3에서, 중심 주파수를 기준으로 좌측 영역은 표적 신호 영역(A)을, 우측 영역은 클러터 신호 영역(B)을 나타낸다.3 is a graph showing frequency characteristics when the active band rejection filter 50 described above is applied. In FIG. 3, the left region represents the target signal region A and the right region represents the clutter signal region B based on the center frequency.

도 3의 그래프(200)은 능동 대역 저지 필터(50) 적용시 중심 주파수에 대한 주파수 신호의 특성을 보여준다. 능동 대역 저지 필터(50)를 통과한 주파수 신호는 표적 신호 영역(A)에서 기준 신호 세기와 동일하거나 또는 그보다 증폭된 신호 세기를 갖는다. 또, 능동 대역 저지 필터(50)를 통과한 주파수 신호는 클러터 신호 영역(B)의 일부분, 즉 중심 주파수 근처에서 더욱 억제된 신호 세기의 특성을 갖는다.The graph 200 of FIG. 3 shows the characteristics of the frequency signal with respect to the center frequency when the active band rejection filter 50 is applied. The frequency signal passing through the active band reject filter 50 has a signal strength equal to or greater than the reference signal strength in the target signal region A. FIG. In addition, the frequency signal passing through the active band reject filter 50 has a characteristic of the signal strength further suppressed in the part of the clutter signal region B, that is, near the center frequency.

한편, 도 3의 그래프(100)은 일반적인 대역 저지 필터, 예를 들어 종래 노치필터를 사용한 경우 중심 주파수대에서만 신호 세기가 급감하며, 중심 주파수의 양측 즉, 표적 신호 영역(A)과 클러터 신호 영역(B)의 그래프 형상은 중심 주파수를 기준으로 좌우 대칭을 이루는 특성을 갖는다. 그에 따라, 표적 신호 영역(A)에서의 주파수를 증폭시키면 클러터 신호 영역(B)에서의 주파수도 함께 증폭되어 탐지된 표적에 대한 신호대 잡음비가 오히려 증가하는 문제가 발생한다.Meanwhile, in the graph 100 of FIG. 3, when a general band rejection filter, for example, a conventional notch filter is used, signal strength decreases only in the center frequency band, and both sides of the center frequency, that is, the target signal region A and the clutter signal region The graph shape of (B) has the characteristic of symmetrical left and right with respect to the center frequency. Accordingly, amplifying the frequency in the target signal region A also amplifies the frequency in the clutter signal region B, resulting in an increase in the signal-to-noise ratio for the detected target.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 능동 대역 저지 필터(50)를 사용하여 주파수를 처리하는 경우에는, 표적 신호 영역(A)에서의 신호 손실이 최소화되거나 증폭되어 신호 이득이 발생하고, 한편 클러터 신호 영역(B)에서의 신호의 세기는 오히려 억제되어 수신기의 동적 영역이 확장되고 표적의 신호대 잡음비 효율이 향상된다.
As described above, when processing the frequency using the active band rejection filter 50 according to the embodiment of the present invention, signal loss in the target signal region A is minimized or amplified to generate a signal gain, and The intensity of the signal in the signal region B is rather suppressed, thus extending the dynamic range of the receiver and improving the signal-to-noise ratio efficiency of the target.

도 4는 중간 주파수 신호 증폭부의 저대역 통과 필터(40)만을 통과한 경우, 주파수의 신호 세기를 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, 송신 누설 신호와 클러터 영역의 신호 세기가 모두 커서 신호대 잡음비가 많고 주파수 신호 분석을 통한 탐지체의 특성 파악이 어렵다.4 is a graph showing the signal strength of the frequency when only the low pass filter 40 of the intermediate frequency signal amplifier passes. As shown in the figure, both the transmission leakage signal and the signal strength of the clutter region are large, so that the signal-to-noise ratio is high and it is difficult to grasp the characteristics of the detector through frequency signal analysis.

도 5는 종래 FMCW 레이더에 따라, 대역 저지 필터를 통과한 주파수의 신호 세기를 나타낸 그래프이다. 종래 FMCW 레이더에 적용되는 대역 저지 필터는 클러터 신호와 표적 신호를 분리하여서 송신 누설 전력을 억제한다. 하지만, 클러터 영역의 신호 세기가 여전히 크기 때문에, 근거리 클러터 신호의 경우는 그대로 수신기로 유입되어 정확한 신호 분석을 방해한다.5 is a graph showing the signal strength of the frequency passing through the band reject filter according to the conventional FMCW radar. The band reject filter applied to the conventional FMCW radar suppresses the transmission leakage power by separating the clutter signal and the target signal. However, since the signal strength of the clutter region is still large, the near clutter signal is introduced into the receiver as it is and prevents accurate signal analysis.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동 대역 저지 필터(50)를 통과한 주파수의 신호 세기를 나타낸 그래프이다. 능동 대역 저지 필터(50)를 사용하여 중간 주파수를 처리함으로써 송신 누설 신호가 크게 감소될 뿐만 아니라 클러터 영역에서의 신호 세기가 크게 억제되었다. 그에 따라, 특히 근거리 클러터 신호의 수신기에의 유입이 감쇄되어, 수신기의 동적 영역이 크게 확장되고 표적의 신호대 잡음비 효율이 향상된다. 또한, 상기 언급한 바와 같이, 능동 대역 저지 필터부(50)의 후방에 고증폭 이득을 갖는 이득증폭부(60)를 더 구비하여 표적 신호 영역에서의 신호 세기만을 더욱 증폭시켜서 신호 손실을 최소화함으로써 신호 처리부(70)에 인가되는 부하(비트신호의 수)를 감소시키기 위한 신호 이득을 제공할 수 있다.6 is a graph showing the signal strength of the frequency passing through the active band reject filter 50 according to an embodiment of the present invention. By processing the intermediate frequency using the active band reject filter 50, not only the transmission leakage signal is greatly reduced, but also the signal strength in the clutter region is greatly suppressed. Thereby, in particular, the influx of the near clutter signal to the receiver is attenuated, thereby greatly extending the dynamic range of the receiver and improving the signal-to-noise ratio efficiency of the target. In addition, as mentioned above, a gain amplifier 60 having a high amplification gain is further provided behind the active band rejection filter unit 50 to further amplify only the signal strength in the target signal region to minimize signal loss. The signal gain for reducing the load (the number of bit signals) applied to the signal processor 70 may be provided.

한편, FMCW 레이더의 근거리 클러터 신호 감쇄 방법은 다음과 같은 과정을 통해 수행된다. 먼저, 송신부로부터 송신된 탐지 신호가 표적을 맞게 되면, 표적에 의해 도플러된 반사 신호를 수신부에서 수신한다. 그런 다음, 도플러된 반사 신호의 주파수 대역을 하향 및 증폭하고, 일정 주파수 신호로 공진, 증폭, 및 피드백 제어하는 중간 주파수 처리 과정을 통해 반사 신호에 포함된 송신 누설 전력과 근거리 클러터 신호를 동시에 감쇄시킨다. 출력된 신호는 디지털 신호로 변환되어 표적과의 거리, 탐지 속도와 같은 표적의 특성을 산출한다.
Meanwhile, the method of attenuating the near clutter signal of the FMCW radar is performed through the following process. First, when the detection signal transmitted from the transmitter hits the target, the receiver receives the reflected signal doppled by the target. Then, the frequency band of the Doppler reflected signal is lowered and amplified, and attenuation of the transmission leakage power and the near clutter signal included in the reflected signal are simultaneously attenuated by an intermediate frequency process of resonating, amplifying, and feeding back a constant frequency signal. Let's do it. The output signal is converted into a digital signal to calculate the target's characteristics such as distance to the target and detection speed.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되고 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 범위에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the appended claims as well as the equivalent scope of the claims.

이상에서와 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 FMCW 레이더 및 FMCW 레이더의 근거리 클러터 신호 감쇄 방법은, 중간 주파수 처리 과정에서 능동 대역 저지 필터를 적용함으로써 송신 누설 전력 및 근거리 클러터 신호를 동시에 감쇄시키고 수신기의 동적 영역을 확장하며 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
As described above, the FMCW radar and the near-clutter signal attenuation method of the FMCW radar according to the embodiment of the present invention simultaneously apply the transmission leakage power and the near-clutter signal by applying an active band rejection filter in the intermediate frequency processing. It can attenuate, expand the receiver's dynamic range and improve the signal-to-noise ratio.

10 - RF 수신부 20 - RF 송신부
30 - 주파수 발생부 35, 65 - 믹서
40 - 저대역 통과 필터 50 - 능동 대역 저지 필터
52 - 공진부 54 - 증폭부
56 - 피드백부 60 - 이득 증폭부
70 - 신호처리부 71 - A/D 컨버터
72 - DSP10-RF receiver 20-RF transmitter
30-frequency generator 35, 65-mixer
40-low pass filter 50-active band reject filter
52-resonator 54-amplifier
56-Feedback Section 60-Gain Amplifier Section
70-signal processor 71-A / D converter
72-DSP

Claims (8)

탐지 신호를 송신하는 송신 안테나;
상기 탐지 신호가 표적에 의해 도플러된 반사 신호를 수신하는 수신 안테나;
상기 도플러된 반사 신호의 주파수대역을 하향 및 증폭하여 출력하는 중간 주파수 신호 증폭부; 및
상기 중간 주파수 신호 증폭부를 통과한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 탐지된 표적의 특성을 추출하는 신호 처리부;를 포함하고,
상기 중간 주파수 신호 증폭부는,
상기 도플러된 반사 신호에 포함된 송신 누설 전력과 근거리 클러터 신호를 동시에 감쇄시키는 능동 대역 저지 필터부;를 포함하고,
상기 능동 대역 저지 필터부는,
정해진 계수로 입력신호 중 특정주파수대역의 출력을 저지하기 위한 공진부;
상기 입력신호를 미리설정된 증폭이득에 따라 증폭시키는 증폭부; 및
루프 보정을 위해, 상기 공진부 및 증폭부를 통과한 입력신호를 상기 능동 대역 저지 필터부의 입력으로 회귀시키는 피드백부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는,
FMCW 레이더.A transmit antenna for transmitting a detection signal;
A receiving antenna for receiving the reflected signal to which the detection signal is doppled by a target;
An intermediate frequency signal amplifying unit configured to downwardly and amplify a frequency band of the doppler reflected signal; And
And a signal processor converting the analog signal passing through the intermediate frequency signal amplification unit into a digital signal to extract the characteristic of the detected target.
The intermediate frequency signal amplifier,
And an active band reject filter for simultaneously attenuating the transmission leakage power and the short-range clutter signal included in the doppler reflected signal.
The active band reject filter,
A resonator configured to block an output of a specific frequency band among the input signals by a predetermined coefficient;
An amplifier for amplifying the input signal according to a predetermined amplification gain; And
And a feedback unit for returning the input signal passing through the resonator and the amplifier to the input of the active band rejection filter unit for loop correction.
FMCW radar. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 중간 주파수 신호 증폭부는,
상기 능동 대역 저지 필터부 및 믹서 사이에 고증폭이득을 갖는 이득증폭부;를 포함하고,
상기 이득증폭부는, 상기 능동 대역 저지 필터부를 통과한 주파수 신호에서 표적 신호 영역의 신호 세기만을 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는,
FMCW 레이더.The method of claim 1,
The intermediate frequency signal amplifier,
And a gain amplifier having a high amplification gain between the active band reject filter and the mixer.
The gain amplifier, characterized in that for amplifying and outputs only the signal strength of the target signal region from the frequency signal passing through the active band rejection filter,
FMCW radar. 제 1 항에 있어서,
상기 능동 대역 저지 필터부는,
상기 공진부 및 상기 증폭부의 위치가 스왑(swap) 가능한 구조를 포함하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
FMCW 레이더.The method of claim 1,
The active band reject filter,
Characterized in that the position of the resonator and the amplification unit is designed to include a swappable structure,
FMCW radar. 제 1 항에 있어서,
상기 능동 대역 저지 필터부는,
상기 공진부 및 증폭부를 통과한 제1주파수 신호를 상기 능동 대역 저지 필터부의 입력으로 회귀시켜 근거리 클러터 신호 영역에서의 신호 세기를 감소하여 출력하는 것을 특징으로 하는,
FMCW 레이더.The method of claim 1,
The active band reject filter,
Characterized in that the first frequency signal passing through the resonator and the amplification unit is returned to the input of the active band rejection filter unit to reduce and output the signal strength in the near clutter signal region.
FMCW radar. 제 1 항에 있어서,
상기 능동 대역 저지 필터부는,
상기 신호처리부에 인가되는 부하를 감소시키기 위한 신호 이득을 제공하는 것을 특징으로 하는,
FMCW 레이더.The method of claim 1,
The active band reject filter,
Characterized in that it provides a signal gain for reducing the load applied to the signal processor,
FMCW radar. 제 1 항에 있어서,
상기 신호처리부는,
상기 중간 주파수 신호 증폭부를 통과한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와;
고속푸리에변환법을 사용하여 상기 디지털 신호로부터 비트신호의 주파수를 검출하고, 상기 비트신호의 주파수의 크기를 비교 및 분석하여 탐지된 표적의 특성을 추출하는 DSP;로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
FMCW 레이더.The method of claim 1,
The signal processing unit,
An A / D converter for converting the analog signal passing through the intermediate frequency signal amplifier into a digital signal;
And a DSP for detecting a frequency of a bit signal from the digital signal using a fast Fourier transform method, and comparing and analyzing magnitudes of the frequency of the bit signal to extract characteristics of the detected target.
FMCW radar. 삭제delete
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