초록 ▼

1. 최종목표
본 과제에서는 마이크로파를 사용하여 비, 눈, 안개에 무관하게 정상 작동하며 물, 기름, 흙탕물, 진흙이 묻었을 때에도 정상 작동하는 산업용 FMCW 후방감지 레이더를 개발하였다. 후방감지 거리를 정확하게 검출하기 위하여 송신부에 선형 주파수 램프 발생기를 사용하였고 신호 검출에는 FFT를 기반으로 하는 디지털 신호처리 알고리즘을 사용하였다.
2. 개발내용 및 결과
개발된 산업용 후방감지 FMCW 레이더는 RF front-end에 두 개의 패치 안테나, power splitter, mixer를 포함하며

1. 최종목표
본 과제에서는 마이크로파를 사용하여 비, 눈, 안개에 무관하게 정상 작동하며 물, 기름, 흙탕물, 진흙이 묻었을 때에도 정상 작동하는 산업용 FMCW 후방감지 레이더를 개발하였다. 후방감지 거리를 정확하게 검출하기 위하여 송신부에 선형 주파수 램프 발생기를 사용하였고 신호 검출에는 FFT를 기반으로 하는 디지털 신호처리 알고리즘을 사용하였다.
2. 개발내용 및 결과
개발된 산업용 후방감지 FMCW 레이더는 RF front-end에 두 개의 패치 안테나, power splitter, mixer를 포함하며 FMCW의 핵심 기술인 주파수 선형 램프를 발생시키는 주파수 합성기와 비트 주파수를 신호처리하기 위한 신호 샘플링 DAQ로 구성하였다.
주파수 합성기에는 델타-시그마 변조기가 사용되었으며 2단 (2차) MASH 델타-시그마 변조기의 동작 특성을 해석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 잡음 성형의 결과 전력 스펙트럼 밀도는 40dB/dec의 기울기를 갖는다. 스퓨리어스 톤은 없다. 변조기의 입력 범위는 -1부터 1까지이지만 MASH 변조기는 출력이 2 비트(4 레벨)이어서 주파수 합성기의 주파수 범위를 주파수 합성기에 입력되는 기준 주파수의 3배 까지 사용할 수 있는 장점을 갖는다.
선형 주파수 램프가 가능한 주파수 합성기를 위하여 FMCW용 타입 II 3차의 PLL을 설계하였다. 주파수 램프의 사양을 정하였고 전하 펌프와 연결하여 사용하는 루프 필터를 고안하였다. 고안된 루프 필터는 영점과 극점을 독립적으로 결정할 수 있는 장점을 갖는다. 설계 결과 루프 이득은 22kHz에서 73도의 위상 여유를 보였다. 기울기가 45 MHz/s인 주파수 램프 입력에 대하여 정착시간 0.2 ms 에서 0.56 라디안의 위상에러를 가지며 PLL 출력이 입력을 트래킹 함을 확인하였다.
3. 사업성과
? 기술적 성과
- 차량 안전 보호용 혹은 충돌 방지용 근접 센서에 필요한 마이크로파 기술 발전.
- 고부가 가치 제품인 정밀레벨메터 개발을 위한 핵심기술을 확보하게 됨.
- 잡음 제거와 물체를 판별하기 위한 디지털 신호처리 기술을 활용하고 발전시킴.
- 정밀 레벨메터나 차량 충돌 방지 근접 센서의 핵심기술인 선형 램프 발생기술을 확보하게 됨.
? 경제적 성과
- 국내 개발이 되지 않으면 조만간에 수입에 의존해야 하는 상황에서 년간 60억원의 시장창출 효과가 있고 국가 경쟁력에 도움을 주게 됨.
- 마이크로파 레이더는 부가가치가 크므로 수입대체 효과가 큼.
- 상대적으로 대량생산의 반도체와 휴대전화, LCD에 편중되어 있는 산업 구조를 다양화, 고도화할 수 있음.
- 굴착기 등 중장비에 의한 인명과 재산상의 피해를 감소시킴.
? 사회적 성과(일자리 창출 등)
- 벤처기업의 발전과 창업의 기회가 발생하며 마이크로파 장치의 유통기업의 발전을 가져옴.
- 정밀 레벨메터나 차량 충돌 방지 근접 센서 산업의 일자리 창출이 기대됨.
- 레이더 기술은 자주국방을 위해서도 필요하며 기술 저변을 확대하여 관련 산업의 일자리 창출에 기여하게 됨.
4. 기술개발결과 활용계획
- 산업용 FMCW 후방감지 레이더를 국내에서 생산되는 굴착기 등에 장착할 수 있도록 대량 생산용 모델을 상품화 개발함.
- 구조와 성능을 조금만 수정하면 고부가 가치 제품인 정밀레벨메터(우유나 휘발유, 벙커C유 등을 운반하는 탱크트럭 혹은 주유소에 사용됨.)를 개발할 수 있음.
- 저가격화와 간소화를 추진하여 앞으로 엄청난 대량 수요가 발생할 수 있는 차량 안전 보호용 혹은 충돌 방지용 근접 센서로 활용함.

목차 Contents

• 개발결과의견서...1
• 최종보고요약서(초록)...2
• 제 1장 서론...4
• 제 1절 기술개발의 개요...4
• 제 2절 기술 개발의 필요성 및 중요성...4
• 제 2장 개발내용 및 결과...6
• 제 1절 산업용 후방감지 FMCW 레이더의 구조 설계...6
• 제 2절 델타-시그마 변조기 해석...6
• 제 3절 주파수 합성기용 PLL 설계...9
• 제 4 절 산업용 후방감지 FMCW 레이더...15
• 제 3장 사업성과...16
• 제 1절 기술적 성과...16
• 제 2절 경제적 성과...16
• 제 3절 사회적 성과...16
• 제 4장 결론...18
• 제 1절 개발 결과 요약...18
• 제 2절 향후 계획...18