표제지
요약
목차
Ⅰ. 서론 11
Ⅱ. FMCW 레이더의 원리 12
1. 레이더 기본 이론 및 레이더 단면적 12
2. FMCW 레이더 이론 15
3. VCO의 특성 19
(1) 선형도 20
(2) 튜닝 감도(tuning sevsitivity) 21
(3) Frequency Pushing 21
(4) Frequency Pulling 22
(5) 위상 잡음(Phase Noise) 22
(6) Residual FM (FM Deviation) 25
(7) 고조파 (Harmonics) 26
Ⅲ. VCO 비선형성 개선 방법 26
1. VCO 비선형성에 의한 시스템 특성 분석 26
2. 선형 보상회로 29
(1) Dynamic Feedback Loop[2] 29
(2) Memory-Based Solution (PROM Programming) 31
3. 주기 계수법 32
4. 등 위상구간 표본 알고리듬 35
5. 비트 신호의 스펙트럼 상관성을 이용한 거리계산 알고리듬 39
Ⅳ. FET 및 디지털필터를 이용한 디지털 신호처리 45
1. 디지털 신호처리 시스템에 대한 이론적 고찰 45
2. FET를 이용한 디지털 신호처리 49
3. Digital Filter 설계를 위한 FIR 및 IIR 필터의 설계이론 54
Ⅴ. 연산처리에 의한 잡음제거 64
1. 다양한 잡음제거법 65
2. 이동평균법 66
1) 연산법 66
2) 단순이동평균법 69
Ⅵ. 제작 및 측정 69
1. FMCW 레이더 시스템 설계 69
2. 측정결과 72
3. 결과분석 81
Ⅶ. 결론 83
참고문헌 84
Abstract 85
표4-1. DFT와 FFT 곱셈회수 비교 51
표 4-2. Window Function 56
그림 2-1. 레이더 단면적(RCS) 모델 14
그림 2-2. 평면 도체의 RCS lobe 패턴 14
그림 2-3. FMCW 레이더의 기본 구성도 16
그림 2-4. FMCW 레이더의 시간-주파수 다이어그램 18
그림 2-5. 도플러 효과가 존재할 경우의 시간-주파수 다이어그램 18
그림 2-6. 순수 정현파 신호와 위상잡음이 포함된 신호의 비교 23
그림 2-7. LO 위상잡음에 의한 인접 채널신호의 IF 변환 24
그림 2-8. 큰 신호의 LO 위상잡음과 상대적으로 약한 인접 채널신호의 비교 24
그림 2-9. Residual FM을 나타내는 스펙트럼 모양 25
그림 2-10. 기본 주파수 신호와 고조파 신호의 스펙트럼 분포 26
그림 3-1. VCO 주파수 특성의 비선형 모델 27
그림 3-2. Dynamic Feedback Loop를 사용한 VCO 선형 보상회로 30
그림 3-3. Dynamic Feedback Loop 회로에서 VCO, LO, IF 신호의 주파수 관계 31
그림 3-4. Memory-Based Linearizer Circuit 32
그림 3-5. 비선형 VCO를 위한 파장 계수 알고리듬의 기본 회로 구조 33
그림 3-6. 표적물과 기준선로에 의한 중간주파 신호의 파형 비교 33
그림 3-7. 등 위상구간 표본 알고리듬의 원리 36
그림 3-8. Magnum VCO의 전압-주파수 특성 곡선 41
그림 3-9. 지연시간에 따른 비트 주파수의 시간변화 ( τ₁=15.4nsec, τ₂=18.4nsec) 41
그림 3-10. 비트신호 스펙트럼 상관성을 이용한 거리계의 회로 구성 43
그림 4-1. 디지털 신호처리 시스템 구성 46
그림 4-2. 축차형 A/D변환기 48
그림 4-3. Bilinear Transform에 의한 디지털필터 설계 59
그림 4-4. 차분관계로 적분을 계산하기 위한 모델(T:샘플링간격) 61
그림 4-5. 아날로그주파수와 디지털주파수의 관계 63
그림 5-1. 삼각형의 무게함수를 이용한 이동평균연산 68
그림 6-1. VCO 주파수 대역 70
그림 6-2. 시스템 구성도 71
그림 6-3. VCO 입력을 위한 삼각파 발생 회로 72
그림 6-4. 반사가 없는 경우의 ghost 신호 72
그림 6-5. 20m 케이블 연결한 신호 72
그림 6-6. 거리별 측정 실험 77
그림 6-7. 거리별 비트 주파수 측정과 FFT 수행 결과 80
그림 6-8. 거리에 따른 비트주파수 분포와 계산된 거리 81
그림 6-9. 실거리에 대한 오차 82
사진 6-1. 제작된 FMCW 레이더 71