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문제 정의
- 본 논문에서는 FMCW 레이저 거리 측정기에서 주파수 변화의 비선형성으로 인한 정확도 저하의 문제를 해결하기 위해 보조 딜레이 구조를 사용하였다. 주파수 변화의 비선형성으로 인해 거리 정보를 가진 비트 신호의 주파수가 일정하지 않고 변화하게 되고, 그에 따라 정확한 거리 측정에 문제가 발생하게 된다.
- 본 논문에서는 FMCW 방식에서 주파수 변화의 비선형성 문제를 보완하는 기술에 초점을 맞추었다. FMCW 레이저 거리측정기는 주파수가 점진적으로 변화되는 사인파 신호를 레이저를 통해 송출하고, 표적에서 반사되는 신호를 수신한다.
- 주파수 변화의 비선형성으로 인해 거리 정보를 가진 비트 신호의 주파수가 일정하지 않고 변화하게 되고, 그에 따라 정확한 거리 측정에 문제가 발생하게 된다. 본 논문에서는 보조 딜레이 구조를 사용함으로써, 비트 신호의 주파수와 동일한 변화율을 가지는 Trigger 신호를 생성하였고, 이 신호를 비트 신호 변환을 위한 ADC의 샘플링에 이용하여 비선형성을 보정할 수 있었다. 제안한 비선형 보정기술 검증을 위해 실제 실험 셋업을 구성하였으며, 12.
- 따라서 주파수 변화가 비선형적인 경우에는 비트 주파수의 불확실성으로 인해 표적의 거리를 정확하게 얻기가 힘들고 오차가 발생하게 된다. 본 논문에서는 보조 딜레이 구조를 추가적으로 사용하여 이와 같은 비선형성으로 인한 문제를 해결하고자 하였다.
- 본 논문에서는 이와 같은 문제점을 극복하기 위해 VCO의 출력 주파수의 선형성을 증가시키는 기존의 방식을 사용하는 대신, 보조 딜레이 구조를 사용하여 신호처리부에서 비선형성을 보상하는 방식을 제안하였다. 보조 딜레이 구조를 통해 생성되는 신호는 비트 신호의 주파수와 동일한 변화율을 가지고 있기 때문에, 이를 ADC(Analog to Digital Converter)의 Trigger 신호로 사용하여 ADC의 입력 신호이자 거리 정보를 포함하고 있는 비트 신호를 샘플링 함으로 비선형성을 보정할 수 있는 것이다.
- 보조 딜레이 구조는 신호 처리부의 Trigger 신호를 생성하기 위한 것이다. 이는 주파수 변화의 비선형성으로 인해 생기는 비트 주파수의 변화와 동일한 변화율을 가지는 신호를 신호처리부에서 Trigger 신호로 사용하여 샘플링 함으로 비선형 특성을 보정하고자 하는 것이다.
- 다시 말해, 비선형성으로 인해 비트 신호의 주파수가 계속 변하고 있더라도 비트 신호의 주파수와 동일한 변화율을 가지는 신호를 생성하여 비트 신호를 샘플링을 하게 되면 원신호가 가지고 있는 비선형성을 보정할 수 있는 것이다. 이에 대한 성능을 검증하기 위하여 실제 실험을 수행하여 보았다.
- 그림 10에서 보듯이, 주파수 영역에서도 비트 신호의 주파수 범위가 약 460 KHz로 넓기 때문에, 정확한 비트 주파수를 얻기가 어려움을 볼 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서 보조 딜레이 구조를 통해 생성되는 신호를 비트 신호 추출을 위한 ADC의 샘플링 Trigger로 사용하여 비선형성을 보정하고자 하였다. 그림 11은 비트 신호와 Trigger 신호를 오실로스코프를 통해 확인해 본 것이다.
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