KR102305079B1 - Impulse radar transceiver for compensating path loss - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 형태에 따른 경로 손실 보상을 위한 임펄스 레이더 송수신기는, 임펄스 레이더 송수신기에 있어서, 피사체에 의해 반사된 임펄스 신호를 수신하는 수신 안테나와, 수신된 임펄스 신호를 인가된 이득 제어 신호에 따라 증폭하는 증폭부와, 이득 제어 신호를 증폭부에 인가하는 신호 처리부를 포함하며, 이득 제어 신호는 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선에 기초하여 생성될 수 있다.Impulse radar transceiver for path loss compensation according to an embodiment of the present invention, in the impulse radar transceiver, a receiving antenna for receiving an impulse signal reflected by a subject, and a received impulse signal according to an applied gain control signal It includes an amplifying unit for amplifying and a signal processing unit for applying a gain control signal to the amplifying unit, and the gain control signal may be generated based on a path loss curve of the impulse radar transceiver.
Description
본 출원은, 레이더의 경로에 따른 손실을 보상하여 근거리와 원거리를 모두 안정적으로 탐지할 수 있는 레이더 송수신기에 관한 것이다.The present application relates to a radar transceiver capable of stably detecting both near and far distances by compensating for a loss along a radar path.
연속파(Continous Wave, CW) 레이더나 FMCW(Frequency Modulated CW)와 주파수 성분을 분석하여 거리와 속도를 판별하는 레이더와 달리, 임펄스 레이더나 펄스(pulsed) 계열의 레이더의 경우 임펄스 혹은 펄스 연속파(pulsed CW) 신호가 송신기를 출발하여 피사체에서 반사된 후 수신기까지 돌아오는데 걸리는 시간을 산출하여 거리와 속도 정보를 알아낸다.Unlike continuous wave (CW) radar or FMCW (Frequency Modulated CW) and frequency component analysis to determine distance and speed, impulse or pulsed CW radars ) Calculate distance and speed information by calculating the time it takes for a signal to depart from the transmitter and return to the receiver after it is reflected from the subject.
이때 송신기에서 출력된 신호가 피사체에 반사되어 다시 돌아오는데 생기는 경로손실은, 도 1의 도면부호 12에 도시된 바와 같이, 양방향으로 거리의 4제곱에 비례하여 작아지는 특성을 갖는다. 따라서 거리가 10배가 되면 신호의 크기는 10000배 작아지며 이는 80dB 작아지는 것과 같다. At this time, the path loss caused when the signal output from the transmitter is reflected back to the subject is reduced in proportion to the fourth power of the distance in both directions as shown in
특히, 셀프 믹싱 방식을 적용하는 경우에는, 도 1의 도면부호 11에 도시된 바와 같이 실제 거리의 8 제곱에 비례하여 커지게 된다. 여기서, 셀프 믹싱 방식은 별도의 로컬 오실레이터를 사용하지 않고 수신된 자기 신호를 로컬 신호로 사용하는 방식이다.In particular, in the case of applying the self-mixing method, as shown in
따라서, 레이더에서 근거리와 원거리의 차이가 많을 경우 송신전력과 수신기의 이득 등의 성능을 고정하여 사용하면 근거리와 원거리를 동시에 탐지하기가 매우 어려워진다.Therefore, when there is a large difference between near and far in radar, it becomes very difficult to detect both near and far at the same time when performance such as transmit power and gain of a receiver are fixed and used.
이를 해결하기 위한 방법으로 FMCW의 경우는 거리가 주파수 편차로 나타나므로 IF 대역에서 주파수에 따라 고역 통과의 특성을 갖는 필터를 사용하여 STC(Sensitivity Time Control) 방식의 회로로 원거리의 IF주파수가 높은 영역은 이득을 높게 근거리인 낮은 IF 주파수 대역에서는 이득을 낮게 하여 거리에 따른 손실편차를 보상하는 기술이 있다.As a method to solve this, in the case of FMCW, the distance appears as a frequency deviation, so it is a STC (Sensitivity Time Control) circuit using a filter with a high pass characteristic depending on the frequency in the IF band. There is a technique for compensating for the loss deviation according to the distance by setting the gain to be high in the low IF frequency band in the short distance.
이에 반해 시간지연으로 거리를 측정하는 임펄스 방식의 레이더에서는 주파수 성분이 아닌 시간에 따라 다른 거리에서 반사되어 돌아온 수신신호의 특성상 먼 거리의 신호일수록 수신신호의 크기가 매우 작아져 이를 보상하기 위해 이득을 바꾸어줄 필요가 있다.On the other hand, in the impulse-type radar that measures the distance with a time delay, the received signal becomes very small as the distance increases due to the nature of the received signal that is reflected from a different distance depending on time, not the frequency component. You need to change it.
본 발명은, 피사체와의 거리에 무관하게 일정한 크기의 출력 신호가 생성되도록 할 수 있는 경로 손실 보상을 위한 임펄스 레이더 송수신기를 제공한다.The present invention provides an impulse radar transceiver for path loss compensation capable of generating an output signal of a constant size regardless of a distance from a subject.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 임펄스 레이더 송수신기에 있어서, 피사체에 의해 반사된 임펄스 신호를 수신하는 수신 안테나; 수신된 상기 임펄스 신호를 인가된 이득 제어 신호에 따라 증폭하는 증폭부; 및 상기 이득 제어 신호를 상기 증폭부에 인가하는 신호 처리부;를 포함하며, 상기 이득 제어 신호는, 상기 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선에 기초하여 생성되는, 임펄스 레이더 송수신기를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an impulse radar transceiver, comprising: a receiving antenna for receiving an impulse signal reflected by a subject; an amplifying unit amplifying the received impulse signal according to an applied gain control signal; and a signal processing unit that applies the gain control signal to the amplification unit, wherein the gain control signal is generated based on a path loss curve of the impulse radar transceiver.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 신호 처리부는, 상기 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선과 동일한 기울기를 가지는 아날로그 이득 제어 곡선에 기초하여 상기 이득 제어 신호를 상기 피사체와의 거리 구간별로 계단식 제어하기 위한 디지털 이득 제어 신호가 테이블 형태로 저장된 제1 메모리; 및 상기 제1 메모리에 저장된 디지털 이득 제어 테이블을 참조하여 상기 피사체와의 거리 구간별로 상이한 디지털 이득 제어 신호를 생성하여 상기 증폭부에 인가하는 제어부;상기 증폭부는, 인가된 상기 디지털 이득 제어 신호에 따라 상기 피사체와의 거리 구간별로 상기 임펄스 신호를 증폭할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the signal processing unit is configured to step-wise control the gain control signal for each distance section from the subject based on an analog gain control curve having the same slope as the path loss curve of the impulse radar transceiver. a first memory in which the digital gain control signal is stored in the form of a table; and a controller for generating different digital gain control signals for each distance section from the subject by referring to the digital gain control table stored in the first memory and applying them to the amplifying unit; the amplifying unit, according to the applied digital gain control signal The impulse signal may be amplified for each distance section from the subject.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 신호 처리부는, 상기 피사체와의 거리 구간별로 상이한 디지털 이득 제어 신호에 따라 증폭된 임펄스 신호를 포함한 출력 곡선이 상기 피사체와의 거리와 무관하게 일정한 크기를 가지도록 하는 이득 쉐이핑 함수를 저장하는 제2 메모리;를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제2 메모리에 저장된 이득 쉐이핑 함수를 참조하여, 증폭된 상기 임펄스 신호를 상기 피사체와의 거리에 따라 보상하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the signal processing unit is configured to allow an output curve including an impulse signal amplified according to a digital gain control signal different for each distance section from the subject to have a constant size regardless of the distance from the subject. and a second memory for storing a gain shaping function of can
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 이득 쉐이핑 함수는, 증폭된 상기 임펄스 신호의 평균값을 중심으로, 상기 피사체와의 거리 구간별로, 증폭된 상기 임펄스 신호와 대칭 형상의 곡선일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gain shaping function may be a curve symmetrical to the amplified impulse signal and the amplified impulse signal for each distance section from the subject, centered on the average value of the amplified impulse signal.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 신호 처리부는, 상기 제1 메모리의 상기 디지털 이득 제어 테이블에 저장된 상기 피사체와의 거리 구간별 디지털 이득 제어 신호를 아날로그 이득 제어 곡선으로 변환하는 디지털-아날로그 변환부; 및 상기 디지털-아날로그 변환부에 의해 변환된 상기 아날로그 이득 제어 곡선을 저장하는 제3 메모리;를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제3 메모리에 저장된 상기 아날로그 이득 제어 곡선을 참조하여 상기 피사체와의 거리에 대응하는 아날로그 이득 제어 신호를 생성하여 상기 증폭부에 인가하며, 상기 증폭부는, 인가된 상기 아날로그 이득 제어 신호에 따라 상기 임펄스 신호를 증폭함으로써, 증폭된 상기 임펄스 신호의 세기가 상기 피사체와의 거리와 무관하게 일정한 크기를 가지도록 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the signal processing unit may include a digital-to-analog converter converting a digital gain control signal for each distance section with the subject stored in the digital gain control table of the first memory into an analog gain control curve. ; and a third memory configured to store the analog gain control curve converted by the digital-to-analog converter, wherein the controller refers to the analog gain control curve stored in the third memory to communicate with the subject. An analog gain control signal corresponding to the distance is generated and applied to the amplifying unit, and the amplifying unit amplifies the impulse signal according to the applied analog gain control signal, so that the amplified intensity of the impulse signal is equal to that of the subject. It can be made to have a constant size regardless of the distance.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 상기 임펄스 레이더 송수신기는, 셀프 믹싱 방식을 이용하는 송수신기일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the impulse radar transceiver may be a transceiver using a self-mixing method.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 임펄스 레이더 송수신기에서 경로 손실 곡선과 동일한 이득 제어를 수행함으로써, 피사체와의 거리에 무관하게 일정한 크기의 출력 신호가 생성되도록 할 수 있으며, 이를 통해 수신된 임펄스 신호가 미약할 때에도 정확도를 현격히 향상시킬 수 있으며, 기존의 임펄스 레이더 수신기보다 탐지 거리를 더 확보할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by performing the same gain control as the path loss curve in the impulse radar transceiver, it is possible to generate an output signal of a constant size regardless of the distance to the subject, and through this, the received impulse signal is Even when it is weak, the accuracy can be significantly improved, and the detection range can be secured more than that of the conventional impulse radar receiver.
도 1은 임펄스 레이더 송수신기의 거리에 따른 경로 손실 곡선을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 경로 손실 보상을 위한 임펄스 레이더 송수신기의 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 신호 처리부의 내부 블록도이다.
도 4는 피사체와의 거리 구간별로 생성된 디지털 이득 제어 신호를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 이득 쉐이핑 함수를 사용하여 증폭된 반사 신호를 보상하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 경로 손실 보상을 위한 임펄스 레이더 송수신기의 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 신호 처리부의 내부 블록도이다.
도 8은 피사체와의 거리에 따라 생성된 아날로그 이득 제어 곡선을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a path loss curve according to a distance of an impulse radar transceiver.
2 is a block diagram of an impulse radar transceiver for path loss compensation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an internal block diagram of the signal processing unit shown in FIG. 2 .
4 is a diagram illustrating a digital gain control signal generated for each distance section from a subject.
5 is a view for explaining a process for compensating for a reflected signal amplified using a gain shaping function according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of an impulse radar transceiver for path loss compensation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an internal block diagram of the signal processing unit shown in FIG. 6 .
8 is a diagram illustrating an analog gain control curve generated according to a distance from a subject.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 더욱 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited only to the embodiments described below. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings are the same elements.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 경로 손실 보상을 위한 임펄스 레이더 송수신기의 블록도이며, 도 3은 도 2에 도시된 신호 처리부의 내부 블록도이다.2 is a block diagram of an impulse radar transceiver for path loss compensation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an internal block diagram of the signal processing unit shown in FIG. 2 .
한편, 도 4는 피사체와의 거리 구간별로 생성된 디지털 이득 제어 신호를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 이득 쉐이핑 함수를 사용하여 증폭된 반사 신호를 보상하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.Meanwhile, FIG. 4 is a diagram illustrating a digital gain control signal generated for each distance section from a subject, and FIG. 5 is a process for compensating for an amplified reflected signal using a gain shaping function according to an embodiment of the present invention. It is a drawing for explanation.
우선, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 경로 손실 보상을 위한 임펄스 레이더 송수신기(200)는, 송신 안테나(ANT_T)를 통해 임펄스 신호(Tx)를 송신하는 송신 모듈(110)과, 수신 안테나(ANT_R)를 통해 피사체(S)에 의해 반사된 임펄스 신호(Rx)를 수신하는 수신 모듈(120)과, 신호 처리부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.First, referring to FIG. 2 , the
도 2에 도시된 바와 같이, 송신 모듈(110)은 외부 크리스탈(X-tal)을 이용하여 트리거 클록과 샘플링 클록을 생성하는 DLL(Delay Lock Loop) 모듈(111)과, DLL 모듈(111)에서 생성된 트리거 클록에 따라 임펄스 신호를 생성하고, 생성된 임펄스 신호를 송신 안테나(ANT_T)를 통해 피사체(S)로 송신하는 송신기(112)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the
한편, 수신 모듈(120)은 수신 안테나(ANT_R)를 통해 피사체(S)에 의해 반사된 임펄스 신호(Tx)를 수신하고, 수신된 임펄스 신호(Tx)를 신호 처리부(130)에서 인가한 이득 제어 신호(G_D)에 따라 1차 증폭하는 제1 증폭부(121)와, 제1 증폭부(121)에서 증폭된 임펄스 신호(Tx)를 로컬 오실레이터로 입력받아 셀프 믹싱을 통해 임펄스 신호(Rx)의 포락선을 검출하는 포락선 검출기(122)와, 검출된 임펄스 신호(Rx)의 포락선을 신호 처리부(130)에서 인가한 이득 제어 신호(G_D)에 따라 2차 증폭하는 제2 증폭부(123)와, DLL 모듈(111)에서 제공되는 샘플링 클록에 따라 2차 증폭된 임펄스 신호(Rx)의 포락선을 디지털 값으로 변환하는 ADC 모듈(124)을 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the
한편, 신호 처리부(130)는 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선에 기초하여 이득 제어 신호(G_D)를 생성하고, 생성된 이득 제어 신호(G_D)를 제1 증폭부(121) 및 제2 증폭부(123) 중 적어도 하나에 인가할 수 있다.Meanwhile, the
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 신호 처리부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 메모리(310), 제2 메모리(320), 제어부(330)를 포함하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
신호 처리부(130) 중 제1 메모리(310)는 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선과 동일한 기울기를 가지는 아날로그 이득 제어 곡선에 기초하여 이득 제어 신호를 피사체와의 거리 구간별로 계단식 제어하기 위한 디지털 이득 제어 신호(G_D)가 테이블 형태로 저장된 것일 수 있다.The
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 메모리(310)에는 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선과 동일한 기울기를 가지는 아날로그 이득 제어 곡선(401)에 기초하여 이득 제어 신호를 피사체(S)와의 거리 구간별(S1 내지 S4)로 계단식 제어하기 위한 디지털 이득 제어 신호(G_D)가 테이블 형태로 저장된 것일 수 있다.That is, as shown in FIG. 4 , the
이에 의하면, 신호 처리부(130) 중 제어부(330)는 피사체(S)의 거리가 입력되면, 제1 메모리(310)에 저장된 디지털 이득 제어 테이블을 참조하여 피사체와의 거리 구간별로 상이한 디지털 이득 제어 신호(G_D)를 생성하여 증폭부(121 및 123 중 적어도 하나)에 인가할 수 있다.According to this, when the distance of the subject S is input, the
이후, 증폭부(121 및 123 중 적어도 하나)는 인가된 디지털 이득 제어 신호(G_D)에 따라 피사체(S)와의 거리 구간별로 임펄스 신호를 증폭할 수 있다.Thereafter, the amplifying
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 신호 처리부(130)는, 피사체(S)와의 거리 구간별로 상이한 디지털 이득 제어 신호(G_D)에 따라 증폭된 임펄스 신호를 포함한 출력 곡선이 피사체(S)와의 거리와 무관하게 일정한 크기를 가지도록 하는 이득 쉐이핑 함수를 저장하는 제2 메모리(320)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, according to the embodiment of the present invention, the
이에 의하면, 신호 처리부(130) 중 제어부(330)는 제2 메모리(320)에 저장된 이득 쉐이핑 함수(gain shaping fuction)를 참조하여, 증폭된 임펄스 신호를 피사체(S)와의 거리에 따라 보상함으로써, 증폭된 임펄스 신호를 포함한 출력 곡선이 피사체(S)와의 거리와 무관하게 일정한 크기를 가지도록 할 수 있다.According to this, the
여기서, 이득 쉐이핑 함수는 증폭된 임펄스 신호의 평균값을 중심으로 피사체(S)와의 거리 구간별로, 증폭된 임펄스 신호와 대칭 형상의 곡선일 수 있다.Here, the gain shaping function may be a symmetrical curve with the amplified impulse signal for each distance section from the subject S around the average value of the amplified impulse signal.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 이득 쉐이핑 함수를 사용하여 증폭된 반사 신호를 보상하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (a)는 경로 손실 곡선을, (b)는 아날로그 이득 제어 곡선(401)에 기초한 디지털 이득 제어 신호(G_D)를 포함한 디지털 이득 제어 곡선을, (c)는 디지털 이득 제어 신호(G_D)에 따라 증폭된 임펄스 신호를, (d)는 이득 쉐이핑 함수를, (e)는 최종 출력을 도시한 것이다.5 is a view for explaining a process for compensating for a reflected signal amplified using a gain shaping function according to an embodiment of the present invention. 5 (a) is a path loss curve, (b) is a digital gain control curve including a digital gain control signal (G_D) based on the analog
도 5의 (e)에 도시된 바와 같이, 디지털 이득 제어 신호(G_D)에 따라 증폭된 임펄스 신호는 거리 구간별(S1 내지 S4) 별로 불연속적인 값을 가지게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 이득 쉐이핑 함수(도 5의 (b))를 이용하여 도 5의 (c)에 도시된 증폭된 임펄스 신호를 피사체와의 거리에 따라 보상함으로써, 최종 출력은 도 5의 (e)와 같이 피사체와의 거리와 무관하게 일정한 크기를 가지도록 할 수 있다.As shown in FIG. 5E , the impulse signal amplified according to the digital gain control signal G_D has a discontinuous value for each distance section S1 to S4 . Therefore, by compensating the amplified impulse signal shown in FIG. 5(c) according to the distance from the subject using the gain shaping function ((b) of FIG. 5) according to an embodiment of the present invention, the final output is As shown in (e) of FIG. 5 , it may have a constant size regardless of the distance from the subject.
한편, 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 경로 손실 보상을 위한 임펄스 레이더 송수신기의 블록도이며, 도 7은 도 6에 도시된 신호 처리부의 내부 블록도이다. 한편, 도 8은 피사체와의 거리에 따라 생성된 아날로그 이득 제어 곡선을 도시한 도면이다.Meanwhile, FIG. 6 is a block diagram of an impulse radar transceiver for path loss compensation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an internal block diagram of the signal processing unit shown in FIG. 6 . Meanwhile, FIG. 8 is a diagram illustrating an analog gain control curve generated according to a distance from a subject.
도 2와 차이점으로, 도 2의 신호 처리부(130)로부터 나오는 이득 제어 신호(G_D)가 피사체와의 구간별로 이득을 제어하기 위한 디지털 이득 제어 신호인 반면, 도 6의 신호 처리부(130)로부터 나오는 이득 제어 신호(G_A)는 피사체와의 거리에 따라 연속적으로 이득을 제어하기 위한 아날로그 이득 제어 신호라는 점에서 차이가 있다.Unlike FIG. 2 , the gain control signal G_D from the
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 경로 손실 보상을 위한 임펄스 레이더 송수신기(600)는, 송신 안테나(ANT_T)를 통해 임펄스 신호(Tx)를 송신하는 송신 모듈(110)과, 수신 안테나(ANT_R)를 통해 피사체(S)에 의해 반사된 임펄스 신호(Rx)를 수신하는 수신 모듈(120)과, 신호 처리부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6 , an
도 6에 도시된 바와 같이, 송신 모듈(110)은 외부 크리스탈(X-tal)을 이용하여 트리거 클록과 샘플링 클록을 생성하는 DLL(Delay Lock Loop) 모듈(111)과, DLL 모듈(111)에서 생성된 트리거 클록에 따라 임펄스 신호를 생성하고, 생성된 임펄스 신호를 송신 안테나(ANT_T)를 통해 피사체(S)로 송신하는 송신기(112)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 6 , the
한편, 수신 모듈(120)은 수신 안테나(ANT_R)를 통해 피사체(S)에 의해 반사된 임펄스 신호(Tx)를 수신하고, 수신된 임펄스 신호(Tx)를 신호 처리부(130)에서 인가한 이득 제어 신호(G_A)에 따라 1차 증폭하는 제1 증폭부(121)와, 제1 증폭부(121)에서 증폭된 임펄스 신호(Tx)를 로컬 오실레이터로 입력받아 셀프 믹싱을 통해 임펄스 신호(Rx)의 포락선을 검출하는 포락선 검출기(122)와, 검출된 임펄스 신호(Rx)의 포락선을 신호 처리부(130)에서 인가한 이득 제어 신호(G_A)에 따라 2차 증폭하는 제2 증폭부(123)와, DLL 모듈(111)에서 제공되는 샘플링 클록에 따라 2차 증폭된 임펄스 신호(Rx)의 포락선을 디지털 값으로 변환하는 ADC 모듈(124)을 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the
한편, 신호 처리부(130)는 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선에 기초하여 이득 제어 신호(G_A)를 생성하고, 생성된 이득 제어 신호(G_A)를 제1 증폭부(121) 및 제2 증폭부(123) 중 적어도 하나에 인가할 수 있다.Meanwhile, the
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 신호 처리부(130)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 메모리(310), D/A 변환부(710), 제3 메모리(720), 제어부(730)를 포함하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7 , the
신호 처리부(130) 중 제1 메모리(310)는, 상술한 바와 같이, 이득 제어 신호를 피사체(S)와의 거리 구간별(S1 내지 S4)로 계단식 제어하기 위한 디지털 이득 제어 신호(G_D)가 테이블 형태로 저장된 것일 수 있다.As described above, the
신호 처리부(130) 중 디지털-아날로그 변환부(710)는 제1 메모리(310)에 저장된 피사체와의 거리 구간별 디지털 이득 제어 신호(G_D)를 아날로그 이득 제어 곡선으로 변환할 수 있다. 도 7에서 디지털-아날로그 변환부(710)는 신호 처리부(130) 내에 구현되어 있으나, 신호 처리부(130)의 외부에 신호 처리부(130)와 별도로 구성될 수도 있음은 물론이다.The digital-to-
신호 처리부(130) 중 제3 메모리(720)는 디지털-아날로그 변환부(710)에 의해 변환된 아날로그 이득 제어 곡선을 저장할 수 있다.The
이에 의하면, 신호 처리부(130) 중 제어부(730)는 제3 메모리(720)에 저장된 아날로그 이득 제어 곡선을 참조하여 피사체와의 거리에 대응하는 아날로그 이득 제어 신호(G_A)를 생성하여 증폭부(121 및 123 중 적어도 하나)에 인가할 수 있다.According to this, the
이후 증폭부(121 및 123 중 적어도 하나)는, 인가된 아날로그 이득 제어 신호(G_A)에 따라 임펄스 신호를 증폭함으로써, 증폭된 임펄스 신호의 세기가 피사체와의 거리와 무관하게 일정한 크기를 가지도록 할 수 있다.Thereafter, the amplifying
도 8은 피사체와의 거리에 따라 생성된 연속적인 이득 제어 신호를 도시한 도면이다. 도 8의 (a)는 경로 손실 곡선을, (b)는 제3 메모리(720)에 저장된 아날로그 이득 제어 곡선(401)을, (e)는 증폭된 임펄스 신호를 도시한 것이다.8 is a diagram illustrating a continuous gain control signal generated according to a distance from a subject. 8 (a) shows a path loss curve, (b) shows an analog
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 메모리(310)에 저장된 디지털 이득 제어 신호(G_D)를 아날로그 이득 제어 곡선(801)으로 변환하여 제3 메모리(720)에 저장하고, 이후 제3 메모리(720)에 저장된 아날로그 이득 제어 곡선을 참조하여 피사체와의 거리에 대응하는 아날로그 이득 제어 신호(G_A)를 생성하여 증폭부(121 및 123 중 적어도 하나)에 인가함으로써 피사체와의 거리에 따른 연속적인 이득 제어가 가능하며, 이를 통해, 도 8의 (c)와 같이, 증폭된 임펄스 신호는 피사체와의 거리와 무관하게 일정한 크기를 가지도록 할 수 있다.As shown in FIG. 8 , the digital gain control signal G_D stored in the
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 임펄스 레이더 송수신기에서 경로 손실 곡선과 동일한 이득 제어를 수행함으로써, 피사체와의 거리에 무관하게 일정한 크기의 출력 신호가 생성되도록 할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, by performing the same gain control as the path loss curve in the impulse radar transceiver, an output signal having a constant size can be generated regardless of the distance to the subject.
본 발명은 주로 ETS (equivalent time sampling) 방식의 수신기에 적용될 수 있다. 일반적으로 고속의 샘플링이 가능한 ADC 회로 구현은 현실적으로 불가능하여 저속의 ADC를 사용해도 등가적으로 고속의 샘플링과 같은 신호 수집이 가능한 ETS (equivalent time sampling)와 같은 기술을 사용하여 가상으로 고속의 sampling을 수행한다.The present invention can be mainly applied to an ETS (equivalent time sampling) type receiver. In general, it is practically impossible to implement an ADC circuit capable of high-speed sampling, so even if a low-speed ADC is used, high-speed sampling is virtually performed using a technique such as ETS (equivalent time sampling), which enables signal acquisition such as high-speed sampling. carry out
상술한 ETS 방식의 수신기는 비교적 낮은 주기(수~수십 MHz)의 PRF(Pulse Repetition Rate)로 동일한 임펄스를 출력하고 매번 반사되어 오는 수신 신호를 샘플링하되 샘플링의 시간위치를 고속으로 샘플링할 때의 시간 해상도 간격으로 시간지연회로를 이용하여 이동하면서 샘플링하여 수집하고 이를 순서대로 나열하면 마치 시간해상도의 간격으로 고속의 샘플링한 경우와 동일한 데이터를 얻을 수 있는 방식이다.The above-mentioned ETS type receiver outputs the same impulse with a relatively low pulse repetition rate (PRF) of a relatively low period (several to several tens of MHz) and samples the reflected received signal each time, but the sampling time position is sampled at high speed. By sampling and collecting while moving using a time delay circuit at resolution intervals, and arranging them in order, the same data can be obtained as in the case of high-speed sampling at intervals of time resolution.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings. It is intended to limit the scope of rights by the appended claims, and it is to those skilled in the art that various forms of substitution, modification and change can be made without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. it will be self-evident
110: 송신 모듈
111: DLL
112: 송신기
120: 수신 모듈
121: 제1 증폭부
122: 포락선 검출기
123: 제2 증폭부
124: ADC
130: 신호 처리부
310: 제1 메모리
320: 제2 메모리
330: 제어부
401: 아날로그 이득 제어 곡선
402: 디지털 이득 제어 신호
710: D/A 변환부
720: 제3 메모리110: sending module
111: DLL
112: transmitter
120: receive module
121: first amplification unit
122: envelope detector
123: second amplification unit
124: ADC
130: signal processing unit
310: first memory
320: second memory
330: control unit
401: analog gain control curve
402: digital gain control signal
710: D / A conversion unit
720: third memory
Claims (7)
피사체에 의해 반사된 임펄스 신호를 수신하는 수신 안테나;
수신된 상기 임펄스 신호를 인가된 이득 제어 신호에 따라 증폭하는 증폭부; 및
상기 이득 제어 신호를 상기 증폭부에 인가하는 신호 처리부;를 포함하며,
상기 이득 제어 신호는, 상기 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선에 기초하여 생성되며,
상기 신호 처리부는,
상기 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선과 동일한 기울기를 가지는 아날로그 이득 제어 곡선에 기초하여 상기 이득 제어 신호를 상기 피사체와의 거리 구간별로 계단식 제어하기 위한 디지털 이득 제어 신호가 테이블 형태로 저장된 제1 메모리; 및
상기 제1 메모리에 저장된 디지털 이득 제어 테이블을 참조하여 상기 피사체와의 거리 구간별로 상이한 디지털 이득 제어 신호를 생성하여 상기 증폭부에 인가하는 제어부;를 포함하며,
상기 증폭부는, 인가된 상기 디지털 이득 제어 신호에 따라 상기 피사체와의 거리 구간별로 상기 임펄스 신호를 증폭하는, 임펄스 레이더 송수신기.
An impulse radar transceiver comprising:
a receiving antenna for receiving the impulse signal reflected by the subject;
an amplifying unit amplifying the received impulse signal according to an applied gain control signal; and
a signal processing unit for applying the gain control signal to the amplification unit;
The gain control signal is generated based on a path loss curve of the impulse radar transceiver,
The signal processing unit,
a first memory in which a digital gain control signal is stored in a table form for stepwise controlling the gain control signal for each distance section from the subject based on an analog gain control curve having the same slope as the path loss curve of the impulse radar transceiver; and
a controller for generating different digital gain control signals for each distance section from the subject by referring to the digital gain control table stored in the first memory and applying them to the amplification unit;
The amplifying unit is configured to amplify the impulse signal for each distance section from the subject according to the applied digital gain control signal.
상기 신호 처리부는,
상기 피사체와의 거리 구간별로 상이한 디지털 이득 제어 신호에 따라 증폭된 임펄스 신호를 포함한 출력 곡선이 상기 피사체와의 거리와 무관하게 일정한 크기를 가지도록 하는 이득 쉐이핑 함수를 저장하는 제2 메모리;를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 제2 메모리에 저장된 이득 쉐이핑 함수를 참조하여, 증폭된 상기 임펄스 신호를 상기 피사체와의 거리에 따라 보상하도록 구성된, 임펄스 레이더 송수신기.
3. The method of claim 2,
The signal processing unit,
A second memory for storing a gain shaping function so that an output curve including an impulse signal amplified according to a different digital gain control signal for each distance section from the subject has a constant size regardless of the distance from the subject; and
The control unit is
and compensating the amplified impulse signal according to a distance from the subject with reference to the gain shaping function stored in the second memory.
상기 이득 쉐이핑 함수는,
증폭된 상기 임펄스 신호의 평균값을 중심으로, 상기 피사체와의 거리 구간별로, 증폭된 상기 임펄스 신호와 대칭 형상의 곡선인, 임펄스 레이더 송수신기.
4. The method of claim 3,
The gain shaping function is
An impulse radar transceiver, which is a curve of a symmetrical shape with the amplified impulse signal for each distance section from the subject, centering on the average value of the amplified impulse signal.
상기 신호 처리부는,
상기 제1 메모리의 상기 디지털 이득 제어 테이블에 저장된 상기 피사체와의 거리 구간별 디지털 이득 제어 신호를 아날로그 이득 제어 곡선으로 변환하는 디지털-아날로그 변환부; 및
상기 디지털-아날로그 변환부에 의해 변환된 상기 아날로그 이득 제어 곡선을 저장하는 제3 메모리;를 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 제3 메모리에 저장된 상기 아날로그 이득 제어 곡선을 참조하여 상기 피사체와의 거리에 대응하는 아날로그 이득 제어 신호를 생성하여 상기 증폭부에 인가하며,
상기 증폭부는, 인가된 상기 아날로그 이득 제어 신호에 따라 상기 임펄스 신호를 증폭함으로써, 증폭된 상기 임펄스 신호의 세기가 상기 피사체와의 거리와 무관하게 일정한 크기를 가지도록 하는, 임펄스 레이더 송수신기.
3. The method of claim 2,
The signal processing unit,
a digital-to-analog converter for converting a digital gain control signal for each distance section with the subject stored in the digital gain control table of the first memory into an analog gain control curve; and
The digital-to-analog converter further includes a third memory for storing the converted analog gain control curve;
The control unit generates an analog gain control signal corresponding to the distance from the subject with reference to the analog gain control curve stored in the third memory and applies the generated analog gain control signal to the amplifier;
The amplification unit, by amplifying the impulse signal according to the applied analog gain control signal, so that the intensity of the amplified impulse signal has a constant magnitude regardless of the distance to the subject.
피사체에 의해 반사된 임펄스 신호를 수신하는 수신 안테나;
수신된 상기 임펄스 신호를 인가된 이득 제어 신호에 따라 증폭하는 증폭부; 및
상기 이득 제어 신호를 상기 증폭부에 인가하는 신호 처리부;를 포함하며,
상기 이득 제어 신호는, 상기 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선에 기초하여 생성되며,
상기 신호 처리부는,
상기 피사체와의 거리에 따라, 상기 임펄스 레이더 송수신기의 경로 손실 곡선과 동일한 기울기를 가지는 아날로그 이득 제어 곡선을 저장하는 메모리; 및
상기 메모리에 저장된 상기 아날로그 이득 제어 곡선을 참조하여 상기 피사체와의 거리에 따라 상이한 아날로그 이득 제어 신호를 생성하여 상기 증폭부에 인가하는 제어부;를 포함하고,
상기 증폭부는, 인가된 상기 아날로그 이득 제어 신호에 따라 상기 임펄스 신호를 증폭함으로써, 증폭된 상기 임펄스 신호의 세기가 상기 피사체와의 거리에 무관하게 일정한 크기를 가지도록 하는, 임펄스 레이더 송수신기.
An impulse radar transceiver comprising:
a receiving antenna for receiving the impulse signal reflected by the subject;
an amplifying unit amplifying the received impulse signal according to an applied gain control signal; and
a signal processing unit for applying the gain control signal to the amplification unit;
The gain control signal is generated based on a path loss curve of the impulse radar transceiver,
The signal processing unit,
a memory for storing an analog gain control curve having the same slope as a path loss curve of the impulse radar transceiver according to a distance from the subject; and
a controller for generating a different analog gain control signal according to a distance from the subject with reference to the analog gain control curve stored in the memory and applying it to the amplifying unit;
The amplification unit amplifies the impulse signal according to the applied analog gain control signal, so that the intensity of the amplified impulse signal has a constant magnitude regardless of a distance from the subject.
상기 임펄스 레이더 송수신기는,
셀프 믹싱 방식을 이용하는 송수신기인, 임펄스 레이더 송수신기.7. The method of any one of claims 2 and 6,
The impulse radar transceiver,
An impulse radar transceiver, a transceiver that uses a self-mixing method.
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