레이다 시스템에서의 비트 스펙트럼 분석에 관한 연구

이종길

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이종길 (인천대학교)

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주파수 변조된 연속적인 파형을 사용하는 레이다는 펄스 도플러 레이다에 비하여 구현이 비교적 간단하고 광대역, 저전력 신호의 특성 때문에 외부 탐지 가능성이 낮은 장점을 가진다. 이러한 레이다는 주로 단거리 영역에서 목표물에 대한 고해상도의 거리 및 속도정보를 얻고자 하는 목적으로 많이 활용되고 있다. 따라서 송신신호의 파형을 믹서로 인가하여 추출되는 비트 신호(beat signal)로부터 클러터 제거, 목표물에 대한 탐지여부, 거리 및 속도 정보추출 등의 목적으로 FFT(Fast Fourier Transform) 를 통한 스펙트럼 분석을 행하게 된다. 그러나 이러한 FFT 방법은 신호의 획득시간이 줄어들면 윈도우 효과로 인한 심각한 누설현상, 즉 지표면 반사파 등 강력한 클러터의 부엽에 의하여 상대적으로 낮은 전력을 갖는 신호의 탐지가 불가능해지는 문제가 생길 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여 부엽의 크기를 낮추면서도 주파수 해상도를 적절하게 유지시킬 수 있는 가중치 윈도우 적용 방법에 대하여 분석하였다. 또한 다양한 동작환경을 고려한 모의 비트 신호를 발생시켜 가중치 윈도우 적용 방법에 따른 FFT 스펙트럼 분석 결과들을 고찰하였다.

A specific radar system can be implemented more easily using the frequency modulated continuous wave comparing with the pulse Doppler radar. It also has the advantage of LPI (low probability of interception) because of the low power and wide bandwidth characteristics. These radars are usually used to cover the short range area and to obtain the high resolution measurements of the target range and velocity information. The transmitted waveform is used in the mixer to demodulate the received echo signal and the resulting beat signal can be obtained. This beat signal is analyzed using the FFT method for the purpose of clutter removal, detection of a target, extraction of velocity and range information, etc. However, for the case of short signal acquisition time, this FFT method can cause the serious leakage effect which disables the detection of weaker echo signals masked by strong side lobes of the clutter. Therefore, in this paper, the weighting window method is analyzed to suppress the strong side lobes while maintaining the proper main lobe width. Also, the results of FFT beat spectrum analysis are shown under various environments.

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