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FMCW 레이더용 타입-3 PLL의 설계 가이드
A Design Guide to Type-3 PLLs for FMCW Radars 원문보기

韓國ITS學會 論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.11 no.4, 2012년, pp.70 - 79  

황인덕 (대전대학교 IT전자공학과) ,  김창환 (대전대학교 IT전자공학과)

초록
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FMCW 레이더에서 주파수 램프 신호를 발생시키기 위하여 필요한 타입-3 PLL의 설계 가이드를 제시하였다. 그러기 위해서 개루프 전달함수의 크로스오버 주파수를 1 Hz로 정규화 한 조건에서 Pspice 시뮬레이션을 통하여 폐루프 특성을 비교하였다. 결론적으로 타입-3 PLL의 1) 위상여유는 45도로 하고, 2) 두 개의 영점은 같도록 하며, 3) PLL 차수를 높이기 위한 극점은 개루프 전달함수의 크로스오버 주파수보다 10배 정도 크게 할 것을 권한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A design guide to type-3 PLLs for FMCW radars is provided. To do that, the cross-over frequencies of the open-loop transfer functions were normalized to 1 Hz and closed-loop properties were compared through simulations using Pspice. As a result, several guides to design type-3 PLLs were provided: 1)...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 마찬가지로 PLL에 대하여 상세히 기술한 Crawford [1]와 Meyr [10]는 각각 타입-2와 타입-3의 유사성에 대하여 설명하고 있지만 타입-3 PLL의 설계 방법이나 설계 가이드를 제대로 보여주지 않고 있다. 그러므로 본 논문에서는 FMCW 레이다에서 주파수 램프를 위상에러 없이 트래킹하기 위하여 타입-3 PLL을 설계할 때 고려해야 할 설계 가이드를 제시한다.
  • 에 의하여 결정된다. 본 논문에서는 영점 각주파수의 위치에 따른 PLL 특성을 조사하기 위하여 개루프 전달함수의 크로스오버 주파수를 1 Hz로 정규화하고 영점 각주파수를 변화시켜 보도록 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무선 통신 기기에서 채널 주파수를 변경할 때에 위상 에러를 없애기 위해서 무엇을 사용하는가? 무선 통신 기기에서 채널 주파수를 변경할 때에 위상 에러를 없애기 위해서는 타입-2(Type-2) 이상의 PLL(위상고정루프, Phase Lock Loop)을 사용한다[1]. 예를 들어 델타-시그마 변조기(Δ - Σ modulator)를 채용한 통신용 주파수 합성기로는 타입-2의 4차 PLL이 사용되었으며[2] 모든 극점과 영점을 정하는 최적화 모델이 제시되었다[3].
무선 통신 기기에서 타입-2(Type-2) 이상의 PLL(위상고정루프, Phase Lock Loop)을 사용하는 예에는 무엇이 있는가? 무선 통신 기기에서 채널 주파수를 변경할 때에 위상 에러를 없애기 위해서는 타입-2(Type-2) 이상의 PLL(위상고정루프, Phase Lock Loop)을 사용한다[1]. 예를 들어 델타-시그마 변조기(Δ - Σ modulator)를 채용한 통신용 주파수 합성기로는 타입-2의 4차 PLL이 사용되었으며[2] 모든 극점과 영점을 정하는 최적화 모델이 제시되었다[3]. 또한 타입-2, 4차 PLL에 대한 설계에서 타입-2, 3차 PLL과 루프 자연 주파수와 위상여유를 같게 되도록 하는 방법이 제시되었다[4].
FMCW 레이다를 무엇에 활용하기 위한 연구가 진행되고 있는가? 한편 지능형 교통 시스템에 사용하기 위한 FMCW(Frequency Modulation Continuous -Wave) 레이다에 대한 연구가 활발하다[5-6]. 그런데 FMCW 레이다에서 주파수 램프(Ramp)를 트래킹하기 위하여는 타입-3의 PLL이 필요하다.
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참고문헌 (15)

  1. J. A. Crawford, "Advanced Phase-Lock Techniques", Artech House, Boston, 2008. 

  2. Bram De Muer, and Michel S. J. Steyaert, "A CMOS Monolithic ${\Delta}{\Sigma}-Controlled $ Fractional-N Frequency Synthesizer for DCS-1800", IEEE J. Solid-State Cir., vol. 37, no. 7, pp.835-844, July 2002. 

  3. Bram De Muer, and Michel S. J. Steyaert, "Fully integrated CMOS frequency synthesizers for wireless communications", in "Analog Circuit Design", W. Sansen, J. H. Huijsing, and R. J. van de Plassche, Eds. Norwell, MA: Kluwer, pp. 287-323, 2000. 

  4. I. V. Thompson, and P. V. Brennan, "Fourth-order PLL Loop Filter Design Technique with Invariant Natural Frequency and Phase Margin", IEE Proc-Circuits Devices Syst., vol. 152, no. 2, pp.103-108, April 2005. 

  5. 문상곤, 박승근, 양훈기, 천창율, 정용식, 배경빈, "새로운 레이더 성능지표를 이용한 FMCW 레이더 간섭 시뮬레이션 모델", 한국 ITS학회 논문지, 제 10권, 제 4호, pp. 86-92, 2011년 8월. 

  6. 이재민, 류홍균, 우종명, 구본회, "차량 측후방 레이더 센서용 직사각형 도파관 안테나 설계", 한국 ITS학회 논문지, 제 11권, 제 1호, pp.42-52, 2012년 2월. 

  7. H. Adrang, and H. M. Naeimi, "A Type III Fast Locking Time PLL with Transconductor-C Structure", 52nd IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems(MWSCAS '09) pp.58-61, 2009. 

  8. M. Hufford, E. Naviasky, S. Williams, and M. Williams, "An Improved Wideband PLL with Adaptive Frequency Response that Tracks the Reference", Proceedings of the 2005 Custom Integrated Circuits Conference, pp.549-552, 2005. 

  9. Mikel Ugarte, and Alfonso Carlosena, "High-order PLL Design with Constant Phase Margin", 2010 53rd IEEE International Midwest Symposium on Cir. and Sys.(MWSCAS), pp.570-573, 2010. 

  10. H. Meyr, and G. Ascheid, "Synchronization in Digital Communications", John Wiley & Sons, Inc., 1990. 

  11. P.V. Brennan, Y. Huang, M. Ash, and K. Chetty, "Determination of Sweep Linearity Requirements in FMCW Radar Systems Based on Simple Voltage-Controlled Oscillator Sources", IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, vol. 47, no. 3, pp.1594-1604, Jul. 2011. 

  12. D.R. Stephens, "Phase-Locked Loops for Wireless Communications", Kluwer Academic Publishers, Boston, pp.40-46, 1998. 

  13. F.M. Gardner, "Phaselock Techniques", 2nd Ed., John Wiley & Sons, New York, pp.46, 1979. 

  14. P.H. Lewis, and W.E. Weingarten, "A Comparison of Second, Third, and Fourth Order Phase-Locked Loops", IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, vol. AES-3, no. 4, pp.720-727, July, 1967. 

  15. M. Pichler, A. Stelzer, P. Gulden, C. Seisenberger, and m. Vossiek, "Phase-Error Measurement and Compensation in PLL Frequency Synthesizers for FMCW Sensors-II: Theory", IEEE Trans. Cir. and Sys.-I, vol. 54, no. 6, pp.1224-1235, Jun. 2007. 

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