본 논문에서는 능동 배열 레이더 시스템에 적용 가능한 S-band, $\bigcirc$ kW급 반도체형 송수신기의 설계 및 제작측정에 관해서 소개하였다. 이득 63 dB, 최장 펄스 폭 200 usec, 최대 duty 10 %, 펄스간 안정도 63 dB의 송신 특성을 가지며, 이득 23 dB, 잡음 지수 3.2 dB의 수신 특성을 갖는다. 펄스간 안정도 분석을 위해 펄스 네트워크 분석기를 수신 모드로 사용하여 별도의 실험 셋업을 구성하였다. 측정 결과, 제시된 특성을 모두 만족하는 것을 확인하였다.
A wave buoy commonly used for measurements in marine environments is very useful for measurements on the sea surface wind and waves. However, it is constantly exposed to external forces such as typhoons and the risk of accidents caused by ships. Therefore, the installation and maintenance charges are large and constant. In this study, we developed a system for monitoring the sea surface wind using marine radar to provide spatial and temporal information about sea surface waves at a small cost. The essential technology required for this system is radar signal processing. This paper also describes the analytical process of using it for monitoring the sea surface wind. Consequently, developing this system will make it possible to replace wave buoys in the near future.
드론 기술이 발전함에 따라 무인 항공체에 대한 위험이 증가하고 있으며 이로 인한 위협을 방어하기 위해 드론을 탐지해 내는 기술이 중요해지고 있다. 본 논문에서는 레이다의 위상배열안테나 하드웨어를 소형화하고 경량화하여 드론을 탐지하는 기능을 구현할 수 있는지 확인하였다. 레이다 신호의 송수신을 위한 안테나장치는 능동위상배열 방식으로 구현하였다. 송수신모듈은 타일형태로 제작하여 인터페이스와 구조를 간소화하였고, 집적화된 소자를 사용하여 회로를 단순화하였다. 레이다 파형과 기준신호를 생성하고 처리장치와 통신을 수행하는 파형발생모듈과 다채널의 수신신호를 IF 신호로 변환하는 하향변환모듈도 소형화하여 전체 송수신 기능 및 안테나 기능이 소형화된 구조물 내에 배치될 수 있게 하였다. 처리장치와 통합하여 시험을 통해 드론탐지 성능을 확인한 결과 RCS 0.01m2 목표물 기준으로 약 3.7Km 이상의 탐지거리를 확인할 수 있었다.
A $5^{th}$-order low-pass filter (LPF) chip implemented in a six-layer low-temperature co-fired ceramic (LTCC) dielectric substrate has been presented. Lumped elements constituting the LPF are designed three-dimensionally in multilayers. In order to improve the parasitic and mutual coupling effects between them, the LPF is designed by sequentially integrating the three-dimensional (3D) lumped elements, by comparing it to the results of the schematic circuit and 3D electromagnetic (EM) analysis. The designed 3D LPF chip was fabricated in a six-layer LTCC substrate as small as $4.0{\times}3.22{\times}0.68mm^3$. The measured return and insertion losses are less than -11 dB and -0.61 dB, respectively, below 1.5 GHz.
본 논문에서는 기존 단극성 원 빔(one beam) 레이저 방식의 단점을 개선한 차량용 듀얼 빔 레이저 레이더 시스템을 설계하였다. 양극성 m-시퀀스를 두 개의 레이저 파장에 할당함으로써 2차원 OOC(orthogonal optical codes)와 유사한 특성을 갖도록 하고 수신부에서 두 개의 단극성 신호를 차동구조를 이용하여 양극성 신호로 합성하는 방법을 이용한 SNR 개선 방안을 제시하고 이의 성능을 분석하였으며, 시뮬레이션 결과, 제안하는 듀얼 빔 방식이 기존 원 빔 단극성 신호방식의 레이저 레이더 시스템에 비해 3dB의 SNR 개선이 가능함을 확인하였다. 또한 차등구조를 이용한 간단한 간섭제거 기법을 제시하였다. 제안한 방식은 단극성 광 신호를 기반으로 제안된 최근의 우수한 연구 결과들에 적용함으로써 3dB의 SNR 이득을 추가로 확보할 수 있는 장점이 있다.
The radar method is becoming one of the major nondestructive testing (NDT) techniques for concrete structures. Numerical modeling of electromagnetic wave is needed to analyze radar measurement results and to study the influence of measurement parameters on the radar measurements. Finite difference-time domain (FD-TD) method is used to simulate electromagnetic wave propagation through concrete specimens. Three concrete specimens with a 19.1 mm rebar embedded at 40 mm, 60 mm, and 80 mm depth are modeled in 3-dimension. As results, 2-D image processing scheme of modeling data has been developed and applied to the imaging of steel bars inside concrete.
본 논문에서는 X/K/Ka 대역 레이더 탐지기(RD : Radar Detector)에 사용 가능한 주파수 체배기를 이용한 전압제어 발진기(VCO : Voltage Controlled Oscillator)를 설계 제작하였다. 기존 레이더 탐지기에 사용된 VCO는 좁은 대역폭과 느린 주파수 가변 속도, 높은 주파수로 인한 양산성의 불안정 등 문제점이 있었다. 이 모든 단점을 개선한 주파수 체배기를 이용한 VCO를 설계 제작하였다. 연구된 주파수 체배 VCO는 측정 결과 발진 주파수는 11.27 GHz, 그때의 출력 전력은 3.64 dBm이며, 바랙터 다이오드에 인가되는 제어 전압을 0 V에서 4.50 V까지 가변 하였을 때 660 MHz의 넓은 주파수 동조 범위를 보였다. 또한 1 MHz의 옵셋 주파수에서 -104.0 dEc의 위상잡음 특성을 나타내어 상용 목적에 적합한 성능을 얻었다.
본 논문에서는 순차 바이어스를 이용한 반도체 레이더용 SSPA를 설계 하였다. 전력증폭기의 상승/하강 바이어스 지연에 의해 발생되는 신호의 왜곡을 제거하기 위하여 가변확장 펄스 생성기를 적용하였다. 최적화된 임피던스 매칭회로는 GaN-전력 소자의 높은 효율을 갖기 위하여 로드-풀 방식을 통한 마이크로파 특성 측정으로 설계되었다. 설계된 SSPA는 X밴드 반도체 레이더에 적용하기 위하여 전치 증폭기, 구동 증폭기 그리고 주 증폭기의 3개의 단으로 구성되었다. 그 결과로 200W 출력 펄스 최대 53.67dBm을 가지고 평균 52.85dBm의 SSPA를 만들 수 있었다. 본 논문에 제시된 반도체 펄스 압축 레이더 트랜시버 모듈의 최적화 설계는 추가적인 디지털 레이더에 대한 연구를 통해 소형화와 동작향상이 가능하다.
본 논문에서는 군사용 레이다 장비에서 필수적인 연속검파 형태의 대수증폭기를 높은 다이나믹 레인지 및 낮은 대수 오차를 얻을 수 있도록 설계 제작하였다. 제작된 대수 증폭기는 하이브리드 형태로 구현되였으며,0.5l 1.5 GHz에서 dynamic range는 80 dB 이상, 대수오차는 $\pm$1.4 dB 이하, 잡음지수 5.5 dB 이하, 감도는 -76 d dBm, VSWR 2.0:1 이하의 특성을 나타내었다. 제작된 대수 증폭기는 기존의 MAlCOM사에서 제작된 대수 증폭기에 비해 다이나믹 레인지가 훨씬 높고 다른 특성면에서는 큰 차이가 없으므로, 크기 및 전력소모를 줄여서 레이다 시스템에 응용할 수 있을 것이다.
3차원 다기능 레이더는 다수의 표적을 실시간으로 탐지, 추적하여 표적의 거리, 속도, 각도 정보를 추출하고 유도탄과의 교신을 통해 표적 위치 정보를 제공하는 최신 레이더이다. 본 논문에서는 다기능 레이더의 핵심 구성품이라 할 수 있는 고속 다중 DSP가 적용된 실시간 신호 처리기의 설계, 제작 및 성능 시험 결과에 대해 소개하였다. 기존의 CFAR 탐지 성능에 비해 열악한 클러터 환경에서 표적의 탐지 성능이 개선된 CFAR 알고리즘과 변별기 추정 방식을 이용한 정밀 표적 위치 측정 방법 및 최소값 추정 방식을 이용한 잡음 재밍 판단 알고리즘 등의 구현 결과들을 소개하였고, 성능 입증 시험을 통한 시험 결과들을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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