초록 ▼

연구의 목적 및 내용

본 연구에서는 미국/유렵의 NCAP 대응을 위해서 고안전 스마트카를 위한 3차원의 고해상도 레이더 이미지 획득이 가능한 하이브리드 빔포밍 구조를 갖는 레이더 집적회로 및 이를 이용한 고해상도 3차원 레이더 시스템의 연구를 목표로 하며, 세부적으로는 24 GHz CMOS RF 빔포밍 구조를 갖는 4채널 송신 통합 칩 및 디지털 빔포밍 구조를 갖는 4채널 수신 통합 칩 연구, 24 GHz 고이득 마이크로스트립 배열 안테나 연구, 하이브리드 빔포밍 구조를 갖는 3차원 레이더 모듈 및 3차원 고해상도 레이

연구의 목적 및 내용

본 연구에서는 미국/유렵의 NCAP 대응을 위해서 고안전 스마트카를 위한 3차원의 고해상도 레이더 이미지 획득이 가능한 하이브리드 빔포밍 구조를 갖는 레이더 집적회로 및 이를 이용한 고해상도 3차원 레이더 시스템의 연구를 목표로 하며, 세부적으로는 24 GHz CMOS RF 빔포밍 구조를 갖는 4채널 송신 통합 칩 및 디지털 빔포밍 구조를 갖는 4채널 수신 통합 칩 연구, 24 GHz 고이득 마이크로스트립 배열 안테나 연구, 하이브리드 빔포밍 구조를 갖는 3차원 레이더 모듈 및 3차원 고해상도 레이더 이미징 알고리즘 연구

연구결과

1) 1차년도
- 3차원 레이더 송·수신용 CMOS 개별 회로에 필요한 24 GHz 급 CMOS 수동 소자 (Spiral Inductor, MIM Capacitor, Transformer, Transmission Line 등)를 Sonnet이라는 프로그램으로 EM 모델을 구현해 시뮬레이션 및 연구를 진행
- 제안된 VCO와 Frequency Divider를 이용해 3차원 레이더 송신용 CMOS 개별 회로를 개발
- 제안된 LNA와 I/Q Mixer 및 Baseband Amplifier를 이용해 3차원 레이더 수신용 개별 회로를 개발
- 3차원 레이더용 24 GHz 패치 어레이 안테나 설계
2) 2차년도
- 1차년도에 개발된 3차원 레이더 수신용 CMOS 개별 회로 (LNA, I./Q Mixer)로 Digital 빔포밍 구조를 갖는 2채널 CMOS 수신 통합 칩 개발
- 3차원 스위칭 빔포밍을 위한 4x4 Butler Matrix 연구 및 개발
- FMCW 신호 발생을 위한 DDS 기반의 송신 모듈, DAQ 기반의 송신부 RF 빔포밍 및 수신부 Digital 빔포밍 제어 시스템 개발
- 수신단 Digital 빔포밍을 이용 (송신단 위상은 Boresight 방향으로 고정)한 2차원 레이더 이미징 시스템 구현 연구
3) 3차년도
- 고도각 RF 빔포밍을 위한 CMOS 8x8 Butler Matrix 연구 및 개발
- 3차원 거리와 각 측정을 위한 알고리즘 개발 및 그래픽 기반 측정 프로그램 개발
- 24 GHz FMCW 레이더 모듈을 이용한 거리 및 각 알고리즘 개발
- 24 GHz FMCW 레이더 모듈을 이용해서 알고리즘 검증을 위한 필드 테스트 수행
- Phase-comparison monopulse 방식을 이용한 고도각, 방위각 탐지

연구결과의 활용계획

1) 3차원 고해상도 레이더 이미지 핵심 반도체 설계 기술 확보
- 핵심 부품인 24 GHz 대역의 집적회로를 국산화 함으로써 수입 대체와 수출까지도 활성화 하여 SoC 산업 경쟁력을 높임
2) 3차원 고해상도 레이더 시스템 기반 기술 확보
3) 고안전 스마트카 산업 경쟁력 증대
- 스마트카의 경우에는 기계,전자,통신,제어를 기포분야로 차량의 안전성과 편의성을 획기적으로 향상 가능함
4) 3차원 감시정찰 보안 센서 등에도 확대 적용 가능
5) 고안전 스마트카 핵심 반도체 설계 인력 및 시스템 설계 인력 양성

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents

The main goal of this project is on the study of 3D hybrid beamforming radar IC and system for smart car safety in order to respond to NCAP in US/Europe. In detail, there are some studies, which has been researching, such as the 4-channel CMOS transmitter for RF beamforming

Purpose& contents

The main goal of this project is on the study of 3D hybrid beamforming radar IC and system for smart car safety in order to respond to NCAP in US/Europe. In detail, there are some studies, which has been researching, such as the 4-channel CMOS transmitter for RF beamforming and receiver for digital beamforming, the 24 GHz microstrip array antenna with high gain, and the 3D radar module with hybrid beamforming structure and 3D high resolution radar imaging algorithm.

Result

1) 1st year
- Development of CMOS passive device model for the circuit simulation using EM analysis
- Development of CMOS VCO and frequency divider for 24 GHz CMOS transmitter ICs
- Development of CMOS LNA and I/Q mixer for 24 GHz CMOS receiver ICs
- Development of 24 GHz patch array antenna for 3D radar
2) 2nd year
- Development of dual channel CMOS receiver ICs with digital beamforming structure
- Study on a effective chip-to-chip interface for a tile structure
- Development of 4x4 Butler matrix for 3D switch beamforming
- Development of transmitter module based on DDS to generate FMCW signal. and RF beamforming and digital beamforming control system based on DAQ
- Study on 2D radar imaging system using digital beamforming
3) 3rd year
- Development of 8x8 Butler matrix for RF beamforming
- Development of 3D algorithm for distance and angle, and test program based on graphic
- Development of algorithm for distance and angle using 24 GHz FMCW radar module
- Field test to verify developed algorithm using 24 GHz FMCW radar module
- Azimuth/Elevation angle detection using phase-comparison monopulse method

Expected Contribution

1) Design IC technology security for 3D high resolution radar image
2) Design technology security based on 3D high resolution radar system
3) Increasing the competitiveness of high safety smart car industry
- In case of smart car, it is possible to dramatically improve the safety and convenience of vehicles by using machinery, electronics, communication, and control
4) Possible to expand to 3D surveillance security sensor
5) Manpower training of design IC for high safety smart car and system

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 43 5. 연구결과의 활용계획 ... 45 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 47 7. 참고문헌 ... 48 8. 연구성과 ... 49 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 50 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 50 11. 기타사항 ... 51끝페이지 ... 51