본 논문에서는 새로운 구조의 단일채널 모노펄스수신기 및 동작 절차를 제시하였다. 또한, 제안한 수신기와 일반적인 3채널 모노펄스수신기를 비교 분석 하였으며, 시뮬레이션을 통해 제안한 수신기에서 획득되는 모노펄스기울기가 3채널 모노펄스수신기와 동일함을 검증하였다. 제안한 수신기는 3채널의 수신기 및 신호처리기를 요구하는 일반적인 3채널 모노펄스수신기에 비해 1채널의 수신기를 요구하고 신호처리가 필요 없으므로 수신부 및 처리부의 구조가 간단하고, 크기, 무게, 비용, 소모전력 측면에서 절감 등의 이점을 갖고 있다. 또한, 제안한 모노펄스수신기는 수신기의 검출기에 의해 측정한 합 및 차 신호의 동위상 결합전력에서 역위상 결합전력의 차이를 이용하여 모노펄스 추적을 수행하므로 모노펄스 추적절차가 용이하다.
본 논문에서는 새로운 구조의 모노펄스수신기 동작 절차를 제시하고, 설계 및 제작을 통해 모노펄스 기울기 및 추적정확도 등의 성능을 분석하였다. 제작된 모노펄스수신기의 기울기와 3채널 모노펄스수신기의 기울기가 동일함을 검증하였으며, +0.7~-0.7 범위에서 0.1 RMS 이하의 추적정확도 성능을 확인하였다. 제작된 모노펄스수신기를 적용한 모노펄스시스템은 3채널의 수신기 및 신호처리기를 요구하는 일반적인 3채널 모노펄스시스템에 비해 1채널의 수신기를 요구하고 신호처리가 필요 없으므로 수신부 및 처리부의 구조가 간단하며, 크기, 무게, 비용, 소모전력 측면에서 절감 등의 이점을 갖고 있다. 또한, 수신기의 디텍터에 의해 측정한 합 및 차신호의 동위상 결합전력에서 역위상 결합전력의 차이를 이용하여 모노펄스 추적을 수행하므로 모노펄스 추적절차가 용이하다.
In this paper, the monopulse channel receiver which can be matched between channels through a wide bandwidth has been proposed. The effects of the gain and phase imbalance between channels on the slope of monopulse error signal were analyzed. Also, the matching method between channels in a wide bandwidth was proposed, by which monopulse slope could be stabilized. Using the implemented monopulse radar system the monopulse slope was measured in the anechoic chamber which include the moving horn antenna and the target signal generator. The results show that the wide band matching method is useful and applicable to various channel receivers
모노펄스 레이다용 다채널 집적 수신기 내에 존재하는 채널 간 간섭은 최근 수신기의 소형화 추세에 따라 그 영향성이 늘어날 것으로 예상된다. 따라서, 본 논문에서는 모노펄스 레이다에 적용되는 다채널 집적 수신기의 수신 채널간 간섭을 보정하여, 표적 각도 검출 성능 왜곡을 배제할 수 있는 방법을 제안한다. 이를 위하여 스위치, 방향성 결합기, 정합 부하, ADC(Analog to Digital Converter), 채널 보정 신호원 등을 이용하여 보정 하드웨어 구성을 제안하였다. 또한, 스위치와 보정 신호원을 제어하여 총 9개의 산란 파라미터를 획득하고, 안테나로부터 출력되는 모노펄스 신호와 채널 간 간섭이 존재하는 상태에서의 다채널 수신기를 통과한 모노펄스 신호 간의 수학적 관계를 이용하여 왜곡되지 않는 모노펄스 신호를 복원하는 방법을 제안하였다.
본 논문에서는 일반적인 3채널 구조의 모노펄스수신기와 대비해서 비용, 크기, 무게 및 소모전력 측면에서 유리한 단일채널 구조의 모노펄스수신기를 적용한 추적시스템에 관한 연구를 진행하였다. 안테나, 모노펄스수신기, 구동체, RF 신호처리기 및 전원분배기를 제작 및 통합하여 단일채널 모노펄스시스템을 구현한 후, 지향오차각 산출정확도와 포인팅 손실을 측정하여 기본 추적성능을 확인하였다. 그리고 야외환경에서 실제 이동하는 목표물에 대한 추적성능을 검증하였다. 시험결과 분석을 통해 단일채널 모노펄스시스템이 일반적인 3 채널 모노펄스시스템과 동등 이상의 추적성능을 가지면서 시스템의 구현측면에서 이점이 있음을 확인하였다. 또한, 이 연구로 향후 모노펄스 추적시스템 개발 시 제작비용 및 제품 소형화에 유리한 단일채널 모노펄스수신기 적용이 가능함을 확인하였다.
본 논문에서는 유 무인항공기 추적 등에 사용이 가능하며, 전송속도가 최대 274 Mbps에서도 추적이 가능한 3채널 RF 모노펄스 수신기에 대해 설계하였다. 통신용 신호를 이용한 모노펄스 수신기는 Ku-대역으로 설계되었으며, 하향 변환모듈, 신호 처리 모듈로 구성된다. 제안된 RF 모노펄스 수신기의 성능을 만족시키기 위해 전송속도에 따른 전송속도별 수신감도의 신호처리 기능이 구현되었고, 이를 위해 다양한 대역폭의 신호 수신 및 상호 주파수 간섭을 최소화하기 위하여 2종의 RF 필터로 구성된 수신기 구조를 적용하였다. 시스템 요구사항의 만족 여부를 확인하기 위해 AWR 시뮬레이션 툴을 이용하였다.
본 논문에서는 주파수 가변 비동기 모노펄스 시스템에서 추정각 변화량을 최소화하기 위한 모노펄스 기울기 교정 방법을 제시하였다. 이를 위해 우선 안테나 및 RF 수신기의 수신 채널간 이득 및 위상 불균형에 의한 모노펄스 기울기 특성을 분석하였고, 안테나를 포함한 RF 수신기의 채널간 이득 및 위상 불균형을 최소화하기 위한 교정 방법을 제시하였다. 또한, IF 수신기의 채널간 상대 이득 불균형에 의한 영향을 최소화하기 위해 채널 절체를 통한 교정 방법을 제시하였다. 제시된 방법들에 의한 교정 결과, 주어진 주파수 대역폭 내에서의 측정된 평균모노펄스 기울기는 -0.96이 되었으며, 추정각 변화량은 이론값과 유사한 방위각 ${\pm}2^{\circ}$에서 최대 $0.15^{\circ}$, 방위각 $0^{\circ}$에서 최대 $0.03^{\circ}$가 되었다.
In this paper we theoretically analyze the probability of error for M-ary pulse position modulation (PPM) ultra-wideband (UWB) multiple access system using Gaussian monopulse. The optimum detection of UWB signals using M-ary orthogonal PPM in additive white Gaussian noise (AWGN) and multiple access interference (MAI) is considered, then receiver signal to noise power ratio (SNR) and upper bound fur the bit error rate (BER) are derived. Numerical results considering some practical parameters are presented.
일반적으로 모노펄스 레이더의 오차 수준은 다중경로 간섭, 글린트, 동적 지연오차 등의 환경적 오차 요인이 제거된 이상적인 경우를 가정하고 있다. 따라서 지금까지는 외부 환경적 오차 요인이 포함된 모노펄스 레이더의 계측 불확도를 추정하여 왔다. 본 연구에서는 각기 다른 특성의 표적에 대해서 어떤 종류의 오차 요인이 모노펄스 레이더 계측 불확도 에 영향을 미치는지 살펴보았다. 이를 실험적으로 증명하기 위해서 먼저 환경적 오차 요인이 완벽히 제거된 이상적인 환경에서의 모의 실험 결과를 기술하였다. 이 결과와 함께 지상에 고정된 교정장치, 저속으로 기동하는 교정구, 고속으로 기동하는 비행표적에 대한 불확도를 추정함으로써 오차 요인이 포함된 각기 다른 특성의 표적에 대한 모노펄스 레이더 계측 불확도를 정량적으로 비교 고찰하였다.
표적의 방위각과 거리, 고도 정보를 실시간으로 검출하는 3차원 위상 배열 레이다용 수신기를 제작하였다. 이는 수신기 보호 기능과 감도를 제어하는 초고주파수부와 중간주파수부, 모노펄스 검출기, IQ 위상 검출기, 자동이득 제어부, 수신장치 제어기 등으로 구성되었으며, 동일 표적에 의해 반사된 두 반향 신호의 진폭을 비교하여 고도각 정보의 정확성을 높이기 위해 같은 기능의 2채널 수신기를 구현하였다. 수신기의 TSS 감도는 -98dBm, 수신기의 대역폭은 500MHz, 수신기 전체 이득은 최대 100dB까지 제어가능하며(AGC off시 수동으로), 두 채널간 이득 불균형은 최대 5dB이며, 위상 불균형은 최대 30°이다. 위상 검출기의 이미지 억제율은 평균 30dB이다. 수신기는 패키지 형태의 부품을 고유전율 기판에 실장하여 구현하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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