본 논문에서는 레이더용 다중채널 수신기를 제작하였다. 설계된 다중채널 수신기는 주파수 X-대역에서 8개의 동일 특성을 갖는 신호를 수신할 수 있으며, 80[dB]이상의 높은 수신 동적 특성을 갖는다. 또한 직접 수신처리를 위해 2개의 디지털복조처리기가 내장된 일체형이므로 수신경로의 손실을 최소화하였고, 자체점검 기능을 부여하여 시스템의 안정성을 확보하였다. 다중채널 수신기의 성능으로는 수신 잡음지수 19[dB], 수신이득 20${\pm}$2[dB], 수신 경로상의 크기와 위상 차이는 각각 ${\pm}$2[dB], $10^{\circ}$이하를 갖는다.
본 논문에서는 레이더용 다중채널 수신기를 제작하였다. 설계된 다중채널 수신기는 주파수 X-대역에서 8개의 동일 특성을 갖는 신호를 수신할 수 있으며, 80[dB]이상의 높은 수신 동적 특성을 갖는다. 또한 직접 수신처리를 위해 2개의 디지털복조처리기가 내장된 일체형이므로 수신경로의 손실을 최소화하였고, 자체점검 기능을 부여하여 시스템의 안정성을 확보하였다. 다중채널 수신기의 성능으로는 수신 잡음지수 19[dB], 수신이득 20${\pm}$2[dB], 수신 경로상의 크기와 위상 차이는 각각 ${\pm}$2[dB], $10^{\circ}$이하를 갖는다.
In this paper, we fabricate multi channel receiver for radar system. This receiver at X-band can be received 8 signal of an identical characteristic, dynamic range has more than 80[dB]. To process direct received signals, this system has the built-in two digital de-modulators which offer the minimum...
In this paper, we fabricate multi channel receiver for radar system. This receiver at X-band can be received 8 signal of an identical characteristic, dynamic range has more than 80[dB]. To process direct received signals, this system has the built-in two digital de-modulators which offer the minimum loss on the receiving signal path and has high stability by adding Built-In Test. The gain, noise figure, difference of amplitude and phase on the signal path is respectively 20${\pm}$2[dB], 19[dB], ${\pm}$2[dB], $10^{\circ}$ and below.
In this paper, we fabricate multi channel receiver for radar system. This receiver at X-band can be received 8 signal of an identical characteristic, dynamic range has more than 80[dB]. To process direct received signals, this system has the built-in two digital de-modulators which offer the minimum loss on the receiving signal path and has high stability by adding Built-In Test. The gain, noise figure, difference of amplitude and phase on the signal path is respectively 20${\pm}$2[dB], 19[dB], ${\pm}$2[dB], $10^{\circ}$ and below.
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문제 정의
[1] 이러한 추세의 뒷받침 될 수 있었던 것은 반도체소자의 성능 향상으로, 시스템의 크기와 무게가 소형, 경량화 될 수 있고, 레이더 기능을 다양화 할 수 있는 장점을 준다.[2] 본 논문에서는 위와 같은 우수한 장점을 갖는 레이더의 RF 시스템에 적합한 다중 채널 수신기를 설계 및 제작하고 측정한 결과를 분석하였다. 수신기의 성능에 필요한 시험 항목과 다중 수신 경로상의 신호에 대한 크기와 위상을 보정하고 디지털복조처리기를 통해 나온 신호 특성을 분석하여 수신 시스템의 성능을 검증 하였다.
최대 입력 전력은 -8[dBm]까지 포화되지 않는 것을 볼 수 있다. 또한 디지털복조처리기를 거쳐 나온 값이므로 DCA특성에 대한 보다 구체적인 데이터를 제공한다. 따라서 약 80dB 이상의 동적 범위를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 레이더에 적합한 다중채널 수신기를 설계 제작하고 그것에 대한 성능을 검증 하였다. 수신기의 주요 성능 파라미터인 잡음지수, 이득 및 동특성은 시뮬레이션을 통해 예측하였으며, 시험을 통해 검증하였다.
제안 방법
여기서 동일특성이란 각 수신 경로상의 신호에 대한 크기와 위상이 동일해야 한다는 것이다. 그림 6에서와 같이 본 시스템에서는 각 수신기에 크기와 위상을 조절할 수 있는 DCA(Digital Control Attenuation)와 위상 변위기(Phase Shifter)를 두어 수신제어기를 통해 조절하고 경로상의 신호와 동일한 특성을 보이도록 하였다.
다중채널 수신기의 성능을 검증하기 위해 다음 그림9와 같이 측정 시스템을 구성하였다. 다중채널 수신기를 측정하기 위하여 수신기 제어기를 이용하여 DAC, AGC 등을 제어하고, RF 입력용으로 펄스신호발생기를, 국부 입력으로 신호발생기를 활용하여 입력신호로 사용하고 결과적으로 광신호를 통하여 각 수신 채널의 잡음지수와 이득 특성을 측정하였다.
또한 각 다중채널 수신기의 신호 특성을 동일하게 유지하기 위해 크기와 위상을 보정할 수 있는 DCA와 위상변위기를 사용하였다.
레이더의 RF 시스템에 적합한 다중채널 수신기는 동일 특성의 다중 신호 처리와 각 신호 경로상의 손실을 고려하여 다음과 같이 설계 및 제작을 하였다.
[2] 본 논문에서는 위와 같은 우수한 장점을 갖는 레이더의 RF 시스템에 적합한 다중 채널 수신기를 설계 및 제작하고 측정한 결과를 분석하였다. 수신기의 성능에 필요한 시험 항목과 다중 수신 경로상의 신호에 대한 크기와 위상을 보정하고 디지털복조처리기를 통해 나온 신호 특성을 분석하여 수신 시스템의 성능을 검증 하였다.
본 논문에서는 레이더에 적합한 다중채널 수신기를 설계 제작하고 그것에 대한 성능을 검증 하였다. 수신기의 주요 성능 파라미터인 잡음지수, 이득 및 동특성은 시뮬레이션을 통해 예측하였으며, 시험을 통해 검증하였다.
크기를 보정하기 위해 감쇠 영역은 31.5 ± 0.5[dB]이고, 위상을 보정하기 위해 6bit 디지털 제어방식을 적용하여 스텝 5.625° 간격으로 360° 가변하도록 설정 하였다.
성능/효과
최근 레이더 기술 경향은 기계식, 수동형의 단순 기능을 수행하는 레이더(Mechanically Steering or Passive Radar)에서 전기식, 능동형의 다기능을 갖는 레이더(Electronically Steering or Active Radar)로 진화하고 있다.[1] 이러한 추세의 뒷받침 될 수 있었던 것은 반도체소자의 성능 향상으로, 시스템의 크기와 무게가 소형, 경량화 될 수 있고, 레이더 기능을 다양화 할 수 있는 장점을 준다.[2] 본 논문에서는 위와 같은 우수한 장점을 갖는 레이더의 RF 시스템에 적합한 다중 채널 수신기를 설계 및 제작하고 측정한 결과를 분석하였다.
따라서 수신 출력신호의 크기와 위상 보정 후의 편차는 이득의 경우 23±1.753[dB], 위상은 2.35° 이하로 요구 조건에 만족하여 전체 수신 채널에서 동일 성능을 보였다.
또한 디지털복조처리기를 거쳐 나온 값이므로 DCA특성에 대한 보다 구체적인 데이터를 제공한다. 따라서 약 80dB 이상의 동적 범위를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 위상을 보정하기 위해 6bit 디지털 제어방식을 적용하여 스텝 5.625° 간격으로 360° 가변하도록 설정하여 수신 동특성 80[dB]이상을 만족하였다.
후속연구
향후 연구 과제로는 광변환기를 수신채널에 포함시켜 수신기의 성능을 향상시키는 연구를 하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
최근 레이더 기술 경향은 어떻게 진화하고 있는가?
최근 레이더 기술 경향은 기계식, 수동형의 단순 기능을 수행하는 레이더(Mechanically Steering or Passive Radar)에서 전기식, 능동형의 다기능을 갖는 레이더 (Electronically Steering or Active Radar)로 진화하고 있다.[1] 이러한 추세의 뒷받침 될 수 있었던 것은 반도체소자의 성능 향상으로, 시스템의 크기와 무게가 소형, 경량화 될 수 있고, 레이더 기능을 다양화 할 수 있는 장점을 준다.
다중채널수신기의 가장 큰 장점은 무엇인가?
다중채널수신기의 가장 큰 장점은 레이더의 RF시스템에 적합한 다중신호를 동일한 특성으로 수신하여 신호처리가 가능하다는 점이다. 본 수신 시스템에서는 수신에 필요한 잡음지수 및 이득 그리고 수신신호에 대한 크기와 위상을 보정할 수 있는 기능을 가지고 있다.
수신 잡음지수는 무엇을 탐지하기 위한 중요한 요소로 작용하는가?
수신기 설계 시 수신 감도를 높이기 위한 요소 중 하나는 수신 잡음지수이다. 이는 레이더 시스템에서 MDS(Minimum Detectable Signal)를 탐지하기 위한 중요한 요소로 작용한다. 수신기의 감도(e, Sensitivity)를 계산하는 공식은 다음과 같다.
참고문헌 (7)
The korean institute of electromagnetic engineering and science, 2009 National radar workshop and tutorial, 2009.7.
Kevin MoClaning Tom vito, "Radio Receiver Design." Noble Publishing.
Robert J.Mailloux, Phase Array Antenna Handbook, Second Edition, Artech House.
H. Abe, Y. Takayama, A. Higashisaka, and H. Takamizawa, "Highly stabilized low-noise GaAs FET integrated oscillator with a dielectric resonator in the C-band," IEEETrans. Microwave Theory Tech., Vol. MTT-26, pp. 156-162, Mar. 1978.
A. P. S. Khanna, J. Obregan, and Y. Garault, "Efficient low-noise three port X-band FET oscillator using two dielectric resonators," in 1982 MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., pp. 277-279.
M. Dydyk, "Dielectric resonators add Q to MIC filters," Microwaves, vol. 16, pp. 150-160, Dec. 1977
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