초록
시추공 레이다는 지하자원 및 지질탐사 목적으로 사용되는 레이다로서 수 ns의 펄스폭을 갖는 전자파를 송신하고 탐사 대상으로부터 반사되어 입력되는 수십에서 수백MHz의 반사파를 수신하기 위하여 고속 샘플러가 반드시 필요하다. 수십MHz의 샘플링 클럭 주파수로도 수GHz급의 샘플링 성능을 낼 수 있는 ETS(Equivalent-Time Sampling)는 시추공 레이다용 수신기의 샘플러로 사용이 적합하다. ETS 샘플러 설계에 있어 가장 중요한 요소인 샘플링 클럭 지연을 제어하는 방법으로 본 연구에서는 하나의 클럭 소스에 대해 각 $90^{\circ}$씩 위상 차이를 가지는 4개의 클럭을 이용한 방법을 제시하였다. 제안하는 방법은 기존의 지연 발생기를 이용하는 방법보다 설정한 구간 내에서 데이터를 획득하는 시간이 1/23로 단축 가능하다. 구현된 샘플러를 기존 시추공 레이다의 수신기에 적용하면 단축된 샘플링 시간으로 인해 추가로 64회 누적이 가능해져 지하 터널 탐사를 위한 수신신호 품질 개선 효과를 얻을 수 있다. 또한, 목표 샘플링 범위를 만족하기 위해서 여러 개의 샘플링 클럭 지연제어 로직을 사용하는 기존 방식에 비하여 하나의 지연제어 로직을 사용함으로써 그간 반드시 필요하였던 보정 과정의 생략이 가능하다. 그 결과 시스템의 구조를 단순화할 수 있었으며 균일한 샘플러의 구현이 가능하였다.
Borehole radar is a radar used for underground resources and geological exploration purposes. It needs a high-speed sampler to transmit electromagnetic waves with a pulse width of several ns and to receive reflected waves of several tens to several hundreds of MHz reflected from the object to be surveyed. ETS (Equivalent-Time Sampling), which can achieve sampling performance of several GHz with a sampling frequency of several tens of MHz, is suitable for use as a sampler of a borehole radar receiver. In this paper, we propose a method to control the sampling clock delay, which is the most important factor in ETS sampler design, using four clocks with phase difference of $90^{\circ}$ for one clock source. The proposed method can reduce the time required to acquire the data within the set interval by 1/25 than the conventional method using the delay generator. When the implemented sampler is applied to the receiver of existing borehole radar, it is possible to accumulate 58 additional times due to the shortened sampling time. In addition, by using one delay control logic compared with the conventional method using several sampling clock delay control logic in order to satisfy the target sampling range, it is possible to omit the correction process which was necessary in the past. As a result, the structure of the system can be simplified and a uniform sampler can be realized.