KR20160096767A - SDR receiver for radar testing - Google Patents
SDR receiver for radar testing Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160096767A KR20160096767A KR1020150018048A KR20150018048A KR20160096767A KR 20160096767 A KR20160096767 A KR 20160096767A KR 1020150018048 A KR1020150018048 A KR 1020150018048A KR 20150018048 A KR20150018048 A KR 20150018048A KR 20160096767 A KR20160096767 A KR 20160096767A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- signal
- sampling
- differential
- converter
- differential signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/0003—Software-defined radio [SDR] systems, i.e. systems wherein components typically implemented in hardware, e.g. filters or modulators/demodulators, are implented using software, e.g. by involving an AD or DA conversion stage such that at least part of the signal processing is performed in the digital domain
- H04B1/0028—Software-defined radio [SDR] systems, i.e. systems wherein components typically implemented in hardware, e.g. filters or modulators/demodulators, are implented using software, e.g. by involving an AD or DA conversion stage such that at least part of the signal processing is performed in the digital domain wherein the AD/DA conversion occurs at baseband stage
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/124—Sampling or signal conditioning arrangements specially adapted for A/D converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 SDR 수신기로서, 고속의 데이터를 처리할 수 있는 레이더 테스트용 SDR 수신기에 관한 것이다.
The present invention relates to an SDR receiver, and more particularly, to an SDR receiver for radar testing capable of processing high-speed data.
하드웨어 소형화와 전파 규제 완화로 데이터 활용 분야가 의료/바이오, 차량/교통, 시설보안 등 다양한 산업뿐만 아니라 일상생활 전반으로 확산되고 있다.With the miniaturization of hardware and the relaxation of radio wave deregulation, the data utilization field is spreading not only in various industries such as medical / bio, vehicle / transportation, facility security, but also in daily life.
레이더는 안테나, 송신기, 수신기, 신호처리기로 구성된 하드웨어 플랫폼과 소프트웨어 프로세서의 통합 시스템으로 활용 분야에 따라 새로운 설계와 개발단계를 거쳐야 하므로 많은 시간과 비용이 소모될 수 있다.Radar is an integrated system of hardware platform and software processor consisting of antenna, transmitter, receiver, and signal processor, and it can be time consuming and costly because it has to go through new design and development stage according to application field.
기존의 레이더 시스템에서는 RF 아날로그 믹싱을 두 차례 거치는 일반적인 방식이 사용되고 있다. 최근 GSPS(giga sample per second) ADC로 인해 첫 믹싱 단계 이후 시스템 내에서의 디지털화 지점이 안테나와 가까워지고 있는 추세이다. 신형 GSPS ADC는 안테나와 가까운 곳에서의 디지털화를 지원하기 위해 뛰어난 선형성과 3GHz 이상의 아날로그 대역폭을 지원하므로 S대역 주파수의 언더 샘플링이 가능해진다. 이로 인해 S대역 주파수 대역 내에서의 다이렉트 RF 샘플링이 가능해지므로 믹싱 단계를 없앨 수 있어 부품 수와 시스템 크기를 줄일 수 있다. Conventional radar systems use a common approach that involves two passes of RF analog mixing. With the recent GSPS (giga sample per second) ADC, the digitization point in the system is getting closer to the antenna after the first mixing stage. The new GSPS ADC supports excellent linearity and analog bandwidth above 3 GHz to support digitization close to the antenna, allowing undersampling of the S-band frequency. This allows for direct RF sampling within the S-band frequency band, eliminating the mixing step and reducing component count and system size.
한편, SDR(Software Defined Radio)이란, 통신 방식이 아니라 통신기기의 설계방식(radio architecture)을 말하는 것으로서 이 방식으로 설계된 수신기를 SDR 수신기라고 부른다. SDR 수신기는 레이더 신호 처리를 하드웨어가 아니라 순전히 소프트웨어로 처리한다. 신호의 필터링(filtering)이나 신호에서 정보를 빼내는 복조(demodulation)도 소프트웨어 처리한다.On the other hand, SDR (Software Defined Radio) refers to a radio architecture of a communication device, not a communication method, and a receiver designed in this manner is called an SDR receiver. The SDR receiver processes the radar signal processing purely in software, not in hardware. Filtering of the signal or demodulation of information from the signal is also a software process.
그런데, 레이더의 사양 변경 또는 다른 종류의 레이더를 개발할 때마다 레이더 신호를 처리하는 SDR 수신기의 하드웨어를 변경하여 제품 개발을 해야 하는 불편이 있다. 따라서 레이더의 사양 변경 또는 다른 종류의 레이더의 개발 시에도 하드웨어 변경없이 소프트웨어 수정만으로 다중 모드를 지원할 수 있는 테스트 용도의 SDR 수신기의 필요성이 절실하다.
[0004] However, there is an inconvenience that a product should be developed by changing hardware of an SDR receiver that processes a radar signal whenever a radar specification is changed or another kind of radar is developed. Therefore, there is an urgent need for an SDR receiver for test purposes that can support multiple modes by software modification without changing hardware even when radar specification changes or other kinds of radars are developed.
본 발명의 기술적 과제는 레이더를 개발할 시에 필요한 SDR 수신기를 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 레이더 신호에 대하여 고속의 샘플링이 가능한 SDR 수신기를 제공하는데 있다.
The technical problem of the present invention is to provide an SDR receiver necessary for developing a radar. It is another object of the present invention to provide an SDR receiver capable of high-speed sampling with respect to a radar signal.
본 발명의 실시 형태는 입력되는 RF 신호를 샘플링하여, 병렬 저전압 차동 신호인 2채널로 된 I 차동 신호와 2채널로 된 Q 차동 신호로 생성하여 전체 4채널로 출력하는 A/D 컨버터; 상기 I 차동 신호 및 Q 차동 신호의 데이터량을 각각 감소시켜 출력하는 FPGA; 및 상기 FPGA의 출력 신호를 컴퓨터로 업로드하는 USB 컨트롤러;를 포함할 수 있다.An embodiment of the present invention includes an A / D converter for sampling an input RF signal to generate an I differential signal of two channels and a Q differential signal of two channels, which are parallel low-voltage differential signals, and outputting the signals as a total of four channels; An FPGA for reducing and outputting data amounts of the I differential signal and the Q differential signal, respectively; And a USB controller for uploading an output signal of the FPGA to a computer.
상기 A/D 컨버터는, 외부로부터 제공되는 샘플링 클럭에 따라 상기 RF 신호를 샘플링하여 상기 RF 신호와 동위상인 I 샘플링 신호를 생성하는 A/D 제1컨버터 모듈; 상기 샘플링 클럭에 따라 상기 I 샘플링 신호와 90°위상차를 가지도록 RF 신호를 샘플링한 Q 샘플링 신호를 생성하는 A/D 제2컨버터 모듈; 상기 I 샘플링 신호를 역 다중화(De-Mux)하여 I1 차동 신호 및 I2 차동 신호로 된 2채널의 I 차동 신호를 생성하여 상기 FPGA에 제공하는 I 신호 역다중화 모듈; 및 상기 Q 샘플링 신호를 역 다중화(De-Mux)하여 Q1 차동 신호 및 Q2 차동 신호로 된 2채널의 Q 차동 신호를 생성하여 상기 FPGA에 제공하는 Q 신호 역다중화 모듈;을 포함할 수 있다.The A / D converter comprises: an A / D first converter module for sampling the RF signal according to a sampling clock provided from the outside to generate an I sampling signal that is in phase with the RF signal; An A / D second converter module for generating a Q sampling signal in which an RF signal is sampled so as to have a phase difference of 90 ° from the I sampling signal according to the sampling clock; An I-signal demultiplexing module for generating and outputting two-channel I-differential signals of an I1-differential signal and an I2-differential signal to the FPGA by de-muxing the I-sampling signal; And a Q-signal demultiplexing module for generating and outputting two-channel Q-differential signals of a Q1 differential signal and a Q2 differential signal to the FPGA by de-muxing the Q-sampling signals.
상기 A/D 제1컨버터 모듈은, 상기 RF 신호를 시간차(time-interleaved) 방식으로 샘플링하여 I1 샘플링 신호 및 I2 샘플링 신호로 된 2 개의 I 샘플링 신호를 생성하며, 상기 A/D 제2컨버터 모듈은, 상기 RF 신호를 시간차(time-interleaved) 방식으로 샘플링하여 Q2 샘플링 신호 및 Q2 샘플링 신호로 된 2 개의 Q 샘플링 신호를 생성할 수 있다.The A / D first converter module samples the RF signal in a time-interleaved manner to generate two I sampling signals of an I1 sampling signal and an I2 sampling signal, and the A / D second converter module May sample the RF signal in a time-interleaved manner to generate two Q sampling signals of a Q2 sampling signal and a Q2 sampling signal.
상기 A/D 제1컨버터 모듈은, 상기 샘플링 클럭의 상승(rising) 순간마다 상기 RF 신호를 샘플링하여 I1 샘플링 신호 및 I2 샘플링 신호로서 교대로 출력할 수 있다.The A / D first converter module may sample the RF signal every rising of the sampling clock and alternately output it as an I1 sampling signal and an I2 sampling signal.
상기 A/D 제2컨버터 모듈은, 상기 샘플링 클럭의 다운(down) 순간마다 상기 RF 신호를 샘플링하여 Q1 샘플링 신호 및 Q2 샘플링 신호로서 교대로 출력할 수 있다.The A / D second converter module may sample the RF signal at every down time of the sampling clock and alternately output the sampled RF signal as a Q1 sampling signal and a Q2 sampling signal.
상기 FPGA는, 제공되는 I 차동 신호를 복조하여 I 신호를 생성하는 I 신호 복조 모듈; 제공되는 Q 차동 신호를 복조하여 Q 신호를 생성하는 Q 신호 복조 모듈; 및 상기 I 신호 및 Q 신호의 샘플링 데이터량을 감소시키는 다운 샘플링(down sampling)을 수행하여 I 다운 신호 및 Q 다운 신호를 생성하여 출력하는 다운 컨버터;를 포함할 수 있다.Wherein the FPGA comprises: an I signal demodulation module for demodulating the provided I differential signal to generate an I signal; A Q signal demodulating module for demodulating a provided Q differential signal to generate a Q signal; And a down-converter for generating an I-down signal and a Q-down signal by performing down sampling to reduce the amount of sampling data of the I signal and the Q signal.
상기 I1 차동 신호 및 I2 차동 신호를 선입 선출하여 상기 I 신호 복조 모듈에 제공하는 I 차동 신호 FIFO 버퍼; 및 상기 Q1 차동 신호 및 Q2 차동 신호를 선입 선출하여 상기 Q 신호 복조 모듈에 제공하는 Q 차동 신호 FIFO 버퍼;를 포함할 수 있다.An I-differential signal FIFO buffer for pre-selecting and outputting the I1 differential signal and the I2 differential signal to provide the I signal demodulation module; And a Q differential signal FIFO buffer for preliminarily selecting and inputting the Q1 differential signal and the Q2 differential signal and providing the same to the Q signal demodulation module.
상기 다운 컨버터는, 상기 I 신호 및 Q 신호에 대한 다운 샘플링을 각각 수행하는 CIC(Cascaded Integrator Comb) 필터; 및 상기 CIC 필터를 통해 다운 샘플링된 신호에 대한 진폭 특성을 향상시켜 I 다운 신호 및 Q 다운 신호로서 출력하는 CFIR(Compensation Finite Impulse Response) 필터;를 포함할 수 있다.
Wherein the down-converter comprises: a Cascaded Integrator Comb (CIC) filter for performing down-sampling on the I signal and the Q signal, respectively; And a CFIR (Compensation Finite Impulse Response) filter for improving an amplitude characteristic of the downsampled signal through the CIC filter and outputting the I down signal and the Q down signal.
본 발명의 실시 형태에 따르면 타임 인터리빙(time-interleaved) 방식에 의해 고속 샘플링을 수행할 수 있다. 또한, CIC 필터 및 CFIR 필터를 반영한 DDC(Digital Down converter)를 FPGA로 구현함으로써, 결과적으로 DDC의 위상 분할에 따른 기존의 입력 신호부는 I/Q 채널의 분리를 할 필요가 없다. 따라서 기존의 RF 부품(Mixer등) 제거로 수신 모듈단의 아날로그 설계 부분에서는 물리적 크기가 축소될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, high-speed sampling can be performed by a time-interleaved method. Also, by implementing the DDC (Digital Down Converter) reflecting the CIC filter and the CFIR filter in the FPGA, the conventional input signal portion according to the phase division of the DDC does not need to separate the I / Q channel. Therefore, by eliminating the existing RF parts (mixer, etc.), the physical size can be reduced in the analog design part of the receiving module.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 특정 대역의 RF 신호를 필터링하고 복조하는 레이더 테스트용 SDR 수신기의 동작 모습을 도시한 그림.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 테스트용 SDR 수신기의 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 A/D 컨버터의 구성 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 A/D 컨버터에서 인터리빙 방식으로 샘플링이 이루어지는 모습을 도시한 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FPGA의 구성 블록도.
도 6은 CIC 필터를 적용하기 전의 A/D 컨버터의 출력 파형을 도시한 그래프.
도 7은 CIC 필터를 적용한 후의 출력 파형을 도시한 그래프.
도 8은 CIC 필터 및 CFIR 필터를 모두 적용한 후의 출력 파형을 도시한 그래프.FIG. 1 is a view showing an operation of an SDR receiver for a radar test for filtering and demodulating an RF signal of a specific band according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a configuration block diagram of an SDR receiver for radar testing according to an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram of the configuration of an A / D converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating sampling in an A / D converter according to an embodiment of the present invention. FIG.
5 is a block diagram of a configuration of an FPGA according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing an output waveform of the A / D converter before applying the CIC filter;
7 is a graph showing an output waveform after applying the CIC filter;
8 is a graph showing an output waveform after applying both a CIC filter and a CFIR filter.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해서 보다 명확해질 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to explain the present invention in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages of the present invention, including its effects and advantages, will become more apparent from the description of the preferred embodiments. It should be noted that the same reference numerals are used to denote the same or similar components in the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 특정 대역의 RF 신호를 필터링하고 복조하는 레이더 테스트용 SDR 수신기의 동작 모습을 도시한 그림이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an operation of a radar test SDR receiver for filtering and demodulating an RF signal of a specific band according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
본 발명의 실시예에서 레이더 테스트용 SDR 수신기(200)에 입력되는 RF 신호인 RF(Radio Frequency) 신호는 레이더 신호로서 정상적인 레이더 시스템의 RF 모듈을 활용할 수 있지만, 시험 지그(100)를 통하여 제공되는 3GHz(S대역)을 예로 들어 설명한다. 레이더 테스트용 SDR 수신기(200)가 고속 ADC 샘플링을 수행하도록 하기 위함이다. 즉, 레이더 테스트용 SDR 수신기(200)에서 3GHz RF 주파수가 입력되기 위해서는, 레이더 테스트용 SDR 수신기(200)의 입력단에 연결된 주파수 생성을 위한 시험 지그(100)(jig)가 마련된다. 시험 지그(100)는 신호 생성부(110)(signal generator)을 통해 전송 주파수 Fc(Carrier Frequency)는 고주파 2.7GHz로 설정하고, 주파수 합성기(120)인 DDS(Direct Digital Synthesis) 모듈을 통해 주파수 300MHz에 대역폭 ±7.5MHz 신호로서 생성하고, 믹서(Mixer)에서 두 신호를 믹싱하여 고주파 전송파인 3GHz에 대역폭 ±7.5MHz의 RF 신호를 생성한다. 또한 DDS 모듈은, SDR 수신기에서 데이터 샘플링시에 사용될 샘플링 클럭 1.2GHz를 생성하여 제공한다.In the embodiment of the present invention, an RF (Radio Frequency) signal, which is an RF signal input to the
레이더 테스트용 SDR 수신기(200)의 출력값인 I/Q 신호는 출력단에 USB 연결된 컴퓨터(300)에 전달되어, 컴퓨터(300)를 통하여 I/Q 신호를 모니터링할 수 있다. 또한 컴퓨터(300)는 DDS 모듈을 제어할 수 있다.The I / Q signal, which is an output value of the
SDR 수신기란, 대부분의 신호 처리를 하드웨어가 아니라 순전히 소프트웨어로 처리하는 수신기를 말하는 것으로서 SDR(Software Defined Radio)이란, 공통 하드웨어 플랫폼에 응용 소프트웨어적인 재구성이 가능한 개방형 신호처리 기술이다. SDR 수신기는 신호의 필터링(filtering)이나 신호에서 정보를 빼내는 복조(demodulation)도 소프트웨어 처리한다. 이하, 본 발명의 레이더 테스트용 SDR 수신기(200)에 대하여 도 2 내지 도 8과 함께 상술한다.
An SDR receiver is a receiver that processes most signal processing by software rather than hardware. Software Defined Radio (SDR) is an open signal processing technology that can be reconfigured as a software application on a common hardware platform. The SDR receiver also performs software filtering of the signal or demodulation of the information from the signal. Hereinafter, the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 테스트용 SDR 수신기의 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 A/D 컨버터의 구성 블록도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 A/D 컨버터에서 인터리빙 방식으로 샘플링이 이루어지는 모습을 도시한 그림이다.3 is a block diagram of an A / D converter according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of an SDR receiver for a radar test according to an embodiment of the present invention. And the sampling is performed by the interleaving method in the A / D converter.
본 발명의 레이더 테스트용 SDR 수신기(200)는, 시간차(Time-Interleaved) 방식에 의한 고속 샘플링을 수행하는 A/D 컨버터(210)와, DDC 알고리즘을 탑재한 FPGA(220), 및 FPGA(220)에서 신호 처리된 결과를 컴퓨터(300)로 업로드(upload)하는 USB 컨트롤러(230)를 포함할 수 있다.The
USB 컨트롤러(230)는, FPGA(220)에서 필터링 및 데이터 크기 조절된 출력 신호를 USB 통신 규격으로 변환하여 컴퓨터(300)에 업로드하는 기능을 수행한다.The
A/D 컨버터(210)는, 입력되는 RF 신호에 대하여 시간차(Time-Interleaved) 방식에 의한 고속 샘플링을 수행한다. 최근까지 고속 A/D 컨버터(210)의 경우 고속 ADC와 디지털 신호 처리 플랫폼(보통 FPGA(220)) 사이에 데이터를 전송하는 수단으로 대부분 병렬 저전압 차동 신호(low-voltage differential signal, LVDS)를 사용한다. 그러나 LVDS 데이터 버스를 사용해 컨버터에서 데이터를 출력하는 경우 단일 LVDS 버스가 IEEE 표준 최대 데이터 전송 속도나 FPGA(220)가 처리할 수 있는 수준을 뛰어넘는 높은 성능을 구현해야 하기 때문에 기술적인 문제점이 발생할 수 있다.The A /
이를 해결하기 위해 본 발명의 레이더 테스트용 SDR 수신기(200)의 A/D 컨버터(210)는, 출력 데이터를 두 개, 혹은 더욱 일반적인 네 개의 LVDS 버스로 역다중화해(de-multiplexed) 버스 당 데이터 전송량을 줄임으로써 고속의 데이터 전송이 가능하다. 이를 위하여, A/D 컨버터(210)는, 입력되는 RF 주파수를 샘플링하여, 병렬 저전압 차동 신호인 2채널로 된 I 차동 신호와 2채널로 된 Q 차동 신호로 생성하여 전체 4채널로서 FPGA(220)에 출력한다.To solve this problem, the A /
A/D 컨버터(210)는, 도 3에 도시한 바와 같이 A/D 제1컨버터 모듈(2101), A/D 제2컨버터 모듈(2102), I 신호 역다중화 모듈(2103), Q 신호 역다중화 모듈(2104)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the A /
A/D 제1컨버터 모듈(2101)은, 외부의 시험 지그(100)내의 신호 생성부(110)(signal generator)에서 제공되는 샘플링 클럭에 따라 RF 신호를 샘플링하여 RF 신호와 동위상 신호인 I 샘플링 신호를 생성한다. 아울러, A/D 제2컨버터 모듈(2102)은 시험 지그(100)의 신호 생성부(110)에서 제공되는 샘플링 클럭에 따라 I 샘플링 신호와 90°위상차를 가지도록 RF 신호를 샘플링한 Q 샘플링 신호를 생성한다. The first A /
참고로, A/D 제1컨버터 모듈(2101)로 제공되는 RF 신호는 3GHz±7.5MHz의 RF 신호를 기저대역의 중간 주파수 대역으로 변환된 신호가 입력될 수 있다. 또한 여기서 I 샘플링 신호는, 입력되는 RF 신호와 동위상 신호(In-phase 신호)를 말하며, Q 샘플링 신호는 I 샘플링 신호와 90°의 위상차를 가지는 직교위상 신호(Quadrature phase 신호)를 말한다.For reference, the RF signal provided to the A / D
시험 지그(100)내의 신호 생성부(110)(signal generator)에서 제공되는 1.2GHz 샘플링 클럭을 입력받아, A/D 제1컨버터 모듈(2101)과 A/D 제2컨버터 모듈(2102)로 된 ADC(Analog Digital converter) 2개를 이용하여 번갈아 샘플링 수집을 할 수 있다. 따라서 최대 2.4GHz의 고속 샘플링이 가능하다. 이때 각 컨버터 모듈에서의 샘플링 수집은, 시간차(time-interleaved) 방식인 인터리빙 방식으로 이루어져 두 개로 된 병렬 저전압 차동 신호를 각각 생성할 수 있다. 인터리빙 방식으로 샘플링함으로써, 높은 데이터 전송 속도를 구현할 수 있다.GHz sampling clock supplied from the
즉, A/D 제1컨버터 모듈(2101)은, RF 신호를 시간차(time-interleaved) 방식으로 샘플링하여 I1 샘플링 신호 및 I2 샘플링 신호로 된 2 개의 I 샘플링 신호를 생성하며, A/D 제2컨버터 모듈(2102)은, RF 신호를 시간차(time-interleaved) 방식으로 샘플링하여 Q1 샘플링 신호 및 Q2 샘플링 신호로 된 2 개의 Q 샘플링 신호를 생성한다.That is, the A / D
도 4의 타이밍도를 참고하여 상술하면, A/D 제1컨버터 모듈(2101)은, 샘플링 클럭(sampling clock)의 상승(rising) 순간마다 RF 신호를 샘플링하여 I1 샘플링 신호 및 I2 샘플링 신호로서 교대로 I 신호 역다중화 모듈(2103)로 출력할 수 있다. 또한 A/D 제2컨버터 모듈(2102)은, 샘플링 클럭의 다운(down) 순간마다 RF 신호를 샘플링하여 Q1 샘플링 신호 및 Q2 샘플링 신호로서 교대로 Q 신호 역다중화 모듈(2104)로 출력할 수 있다.4, the A / D
한편, I 신호 역다중화 모듈(2103)은, A/D 제1컨버터 모듈(2101)로부터 제공되는 I 샘플링 신호를 역 다중화(De-Mux)하여 I1 차동 신호(I1) 및 I2 차동 신호(I2)로 된 2채널의 I 차동 신호를 생성하여 FPGA(220)에 제공할 수 있다. 마찬가지로, Q 신호 역다중화 모듈(2104)은, Q 샘플링 신호를 역 다중화(De-Mux)하여 Q1 차동 신호(Q1) 및 Q2 차동 신호(Q2)로 된 2채널의 Q 차동 신호를 생성하여 FPGA(220)에 제공할 수 있다. 따라서 FPGA(220)는 I1 차동 신호(I1), I2 차동 신호(I2), Q1 차동 신호(Q1), 및 Q2 차동 신호(Q2)로 된 4채널의 차동 신호를 병렬 저전압 차동 신호(LVDS;Low Voltage Differential Signal)로서 제공받을 수 있다. 따라서 네 개의 LVDS 버스로 역다중화해(de-multiplexed) 데이터 채널 수가 늘어남으로써, A/D 컨버터(210)에서 FPGA(220)로 고속의 데이터 전송이 가능하게 된다.
The I-
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FPGA의 구성 블록도이다.5 is a block diagram of an FPGA according to an embodiment of the present invention.
FPGA(220)(Field Programmable Gate Array)는 현장 프로그레머블 게이트 어레이로서, 논리 게이트의 조합으로 되어 프로그래밍을 통하여 필터링, 데이터 추출 등을 수행하는 반도체 모듈이다. 본 발명의 FPGA(220)는 A/D 컨버터(210)로부터 전달되는 I1 차동 신호(I1), I2 차동 신호(I2), Q1 차동 신호(Q1), 및 Q2 차동 신호(Q2)로 된 4채널의 차동 신호에 대하여 필터링 및 데이터량을 각각 감소시켜 출력한다.The field programmable gate array (FPGA) 220 is a field programmable gate array, which is a combination of logic gates and performs filtering and data extraction through programming. The
이를 위해 FPGA(220)는 I 차동 신호 FIFO 버퍼(2201), Q 차동 신호 FIFO 버퍼(2202), I 신호 복조 모듈(2203), Q 신호 복조 모듈(2204), 및 다운 컨버터(2210)를 포함할 수 있다.To this end, the
I 차동 신호 FIFO 버퍼(2201)는, A/D 컨버터(210)로부터 제공되는 I1 차동 신호(I1) 및 I2 차동 신호(I2)를 선입 선출(First Input First Output)하여 I 신호 복조 모듈(2203)에 제공하며, Q 차동 신호 FIFO 버퍼(2202)는, A/D 컨버터(210)로부터 제공되는 Q1 차동 신호(Q1) 및 Q2 차동 신호(Q2)를 선입 선출하여 Q 신호 복조 모듈(2204)에 제공한다. FIFO 버퍼를 이용하여 선입 선출(FIFO) 방식으로 버퍼링 입출력을 함으로써, A/D 컨버터(210)로부터 제공되는 데이터가 끊기지 않고 제공되도록 할 수 있다.I differential
I 신호 복조 모듈(2203)은, 제공되는 I1 차동 신호 및 I2 차동 신호로 된 I 차동 신호를 복조하여 I 신호를 생성하며, Q 신호 복조 모듈(2204)은, 제공되는 Q1 차동 신호 및 Q2 차동 신호로 된 Q 차동 신호를 복조하여 Q 신호를 생성한다. 차동신호의 복조는 공지되어 있는 다양한 병렬 저전압 차동 신호(low-voltage differential signal, LVDS)의 복조 방식을 따를 수 있다.I signal
다운 컨버터(2210)(DDC;Digital Down Converter)는, I 신호 및 Q 신호의 샘플링 데이터량을 감소시키는 언더 샘플링(under sampling)을 수행하여 I 다운 신호 및 Q 다운 신호를 생성하여 출력한다. 따라서 다운 컨버터(2210)는, 고속 A/D 컨버터(210)의 나이퀴스트 대역 내에서 신호 대역폭과 신호 위치를 선택해 신호 처리 장치에 필요한 적절한 데이터만 전송할 수 있다. The down converter 2210 (DDC) generates an I-down signal and a Q-down signal by performing under sampling to reduce the amount of sampling data of the I signal and the Q signal. Therefore, the down-
다운 컨버터(2210)는, 미리 설정된 언더 샘플링의 간격으로 I 신호 및 Q 신호에 대한 언더 샘플링을 각각 수행하는 CIC 필터(2211)와, CIC 필터(2211)를 통해 언더 샘플링된 신호에 대한 진폭 특성을 향상시켜 I 다운 신호 및 Q 다운 신호로서 출력하는 CFIR 필터(2212)를 포함할 수 있다. The down
CIC(Cascaded Integrator Comb) 필터는 다른 필터와 달리 곱셈 연산이 없어 연산 속도가 빨라 FPGA(220)(Field Programmable Gate Array)에서 구현이 용이하다. 통과 대역의 특성을 개선하는 CIC 필터(2211)는 이미 공지되어 있는 sin(x)/x의 형태의 함수 등이 적용될 수 있다.
The Cascaded Integrator Comb (CIC) filter is different from other filters and has a high computation speed because there is no multiplication operation. Therefore, it is easy to implement in the FPGA (Field Programmable Gate Array) 220. The CIC filter 2211 that improves the characteristics of the pass band may be a function of the type of sin (x) / x that is already known.
한편, CIC 필터(2211)는 샘플링 데이터를 줄여주는 효과는 있으나 주파수 응답 특성 곡선이 sinc 함수(function) 형태를 지니게 되어 대역내의 특성이 편평하지 않아 진폭이 작아지는 단점이 있다. 이를 보완하기 위하여 CIC 보상 필터인 CFIR(Compensation Finite Impulse Response) 필터를 적용한다.Meanwhile, although the CIC filter 2211 has an effect of reducing the sampling data, the frequency response characteristic curve has a sinc function type, and the characteristic in the frequency band is not flat, so that the amplitude is reduced. To compensate for this, a CFIR (Compensation Finite Impulse Response) filter, which is a CIC compensation filter, is applied.
CFIR 필터(2212)는, CIC 필터(2211) 출력을 보상하기 위한 필터로서 보상(Compensation) CIC 필터(2211)라고 한다. Inverse Sinc Filter라고도 불리며, CIC 필터(2211)의 통과 대역내의 특성이 편평하지 않고, 측대파(sidelobe)가 매우 크므로 그 부분을 보정함으로써 진폭(Magnitude) 특성을 향상시켜 보상한다.The CFIR filter 2212 is referred to as a compensation CIC filter 2211 as a filter for compensating the output of the CIC filter 2211. The characteristic in the pass band of the CIC filter 2211 is not flat and the sidelobe is very large, so that the portion is corrected to improve and compensate the magnitude characteristic.
참고로 도 6은 CIC 필터(2211)를 적용하기 전의 A/D 컨버터(210)의 출력 파형을 도시한 그래프이며, 도 7은 CIC 필터(2211)를 적용한 후의 출력 파형을 도시한 그래프이며, 도 8은 CIC 필터(2211) 및 CFIR 필터(2212)를 모두 적용한 후의 출력 파형을 도시한 그래프이다. 도 7과 도 8을 비교할 때 CFIR 필터(2212)를 적용한 도 8의 진폭(magnitude) 특성이 향상됨을 알 수 있다.
6 is a graph showing the output waveform of the A /
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.
The embodiments of the present invention described above are selected and presented in order to assist those of ordinary skill in the art from among various possible examples. The technical idea of the present invention is not necessarily limited to or limited to these embodiments And various changes, modifications, and equivalents may be made without departing from the spirit and scope of the present invention.
100:시험 지그 200:레이더 테스트용 SDR 수신기
300:컴퓨터 210:A/D 컨버터
220:FPGA 230:USB 컨트롤러
2201:I 차동신호 FIFO 버퍼
2202:Q 차동신호 FIFO 버퍼
2203:I 신호 복조 모듈
2204:Q 신호 복조 모듈
2210:다운 컨버터
2211:CIC 필터 2212:CFIR 필터100: Test jig 200: SDR receiver for radar test
300: computer 210: A / D converter
220: FPGA 230: USB controller
2201: I differential signal FIFO buffer
2202: Q Differential Signal FIFO Buffer
2203: I signal demodulation module
2204: Q signal demodulating module
2210: Downconverter
2211: CIC filter 2212: CFIR filter
Claims (8)
상기 I 차동 신호 및 Q 차동 신호의 데이터량을 각각 감소시켜 출력하는 FPGA; 및
상기 FPGA의 출력 신호를 컴퓨터로 업로드하는 USB 컨트롤러;
를 포함하는 레이더 테스트용 SDR 수신기.
An A / D converter for sampling an input RF signal to generate an I differential signal of two channels and a Q differential signal of two channels, which are parallel low voltage differential signals, and outputting the signals as a total of four channels;
An FPGA for reducing and outputting data amounts of the I differential signal and the Q differential signal, respectively; And
A USB controller for uploading an output signal of the FPGA to a computer;
And an SDR receiver for radar testing.
외부로부터 제공되는 샘플링 클럭에 따라 상기 RF 신호를 샘플링하여 상기 RF 신호와 동위상인 I 샘플링 신호를 생성하는 A/D 제1컨버터 모듈;
상기 샘플링 클럭에 따라 상기 I 샘플링 신호와 90°위상차를 가지도록 RF 신호를 샘플링한 Q 샘플링 신호를 생성하는 A/D 제2컨버터 모듈;
상기 I 샘플링 신호를 역 다중화(De-Mux)하여 I1 차동 신호 및 I2 차동 신호로 된 2채널의 I 차동 신호를 생성하여 상기 FPGA에 제공하는 I 신호 역다중화 모듈; 및
상기 Q 샘플링 신호를 역 다중화(De-Mux)하여 Q1 차동 신호 및 Q2 차동 신호로 된 2채널의 Q 차동 신호를 생성하여 상기 FPGA에 제공하는 Q 신호 역다중화 모듈;
을 포함하는 레이더 테스트용 SDR 수신기.
The A / D converter according to claim 1,
A first A / D converter module for sampling the RF signal according to a sampling clock provided from the outside and generating an I sampling signal that is in phase with the RF signal;
An A / D second converter module for generating a Q sampling signal in which an RF signal is sampled so as to have a phase difference of 90 ° from the I sampling signal according to the sampling clock;
An I-signal demultiplexing module for generating and outputting two-channel I-differential signals of an I1-differential signal and an I2-differential signal to the FPGA by de-muxing the I-sampling signal; And
A Q-signal demultiplexing module for generating two-channel Q-differential signals of a Q1 differential signal and a Q2 differential signal by De-Muxing the Q-sampling signals and providing the generated Q-differential signals to the FPGA;
And an SDR receiver for radar testing.
상기 A/D 제1컨버터 모듈은, 상기 RF 신호를 시간차(time-interleaved) 방식으로 샘플링하여 I1 샘플링 신호 및 I2 샘플링 신호로 된 2 개의 I 샘플링 신호를 생성하며,
상기 A/D 제2컨버터 모듈은, 상기 RF 신호를 시간차(time-interleaved) 방식으로 샘플링하여 Q2 샘플링 신호 및 Q2 샘플링 신호로 된 2 개의 Q 샘플링 신호를 생성하는 레이더 테스트용 SDR 수신기.
The method of claim 2,
The first A / D converter module samples the RF signal in a time-interleaved manner to generate two I sampling signals of an I1 sampling signal and an I2 sampling signal,
The A / D second converter module samples the RF signal in a time-interleaved manner to generate two Q sampling signals of a Q2 sampling signal and a Q2 sampling signal.
상기 샘플링 클럭의 상승(rising) 순간마다 상기 RF 신호를 샘플링하여 I1 샘플링 신호 및 I2 샘플링 신호로서 교대로 출력하는 레이더 테스트용 SDR 수신기.
4. The A / D converter module according to claim 3,
Sampling the RF signal every rising of the sampling clock, and alternately outputting the sampled RF signal as an I1 sampling signal and an I2 sampling signal.
상기 샘플링 클럭의 다운(down) 순간마다 상기 RF 신호를 샘플링하여 Q1 샘플링 신호 및 Q2 샘플링 신호로서 교대로 출력하는 레이더 테스트용 SDR 수신기.
4. The A / D converter module of claim 3,
Sampling the RF signal every time the sampling clock is down, and alternately outputting the Q1 sampling signal and the Q2 sampling signal.
제공되는 I 차동 신호를 복조하여 I 신호를 생성하는 I 신호 복조 모듈;
제공되는 Q 차동 신호를 복조하여 Q 신호를 생성하는 Q 신호 복조 모듈; 및
상기 I 신호 및 Q 신호의 샘플링 데이터량을 감소시키는 언더 샘플링(under sampling)을 수행하여 I 다운 신호 및 Q 다운 신호를 생성하여 출력하는 다운 컨버터;
를 포함하는 레이더 테스트용 SDR 수신기.
3. The system of claim 2,
An I signal demodulating module for demodulating the provided I differential signal to generate an I signal;
A Q signal demodulating module for demodulating a provided Q differential signal to generate a Q signal; And
A down converter for generating an I-down signal and a Q-down signal by performing under sampling to reduce the amount of sampling data of the I signal and the Q signal;
And an SDR receiver for radar testing.
상기 I1 차동 신호 및 I2 차동 신호를 선입 선출하여 상기 I 신호 복조 모듈에 제공하는 I 차동 신호 FIFO 버퍼; 및
상기 Q1 차동 신호 및 Q2 차동 신호를 선입 선출하여 상기 Q 신호 복조 모듈에 제공하는 Q 차동 신호 FIFO 버퍼;
를 포함하는 레이더 테스트용 SDR 수신기.
The method of claim 6,
An I-differential signal FIFO buffer for pre-selecting and outputting the I1 differential signal and the I2 differential signal to provide the I signal demodulation module; And
A Q differential signal FIFO buffer for inputting and outputting the Q1 differential signal and the Q2 differential signal to the Q signal demodulation module;
And an SDR receiver for radar testing.
상기 I 신호 및 Q 신호에 대한 언더 샘플링을 각각 수행하는 CIC(Cascaded Integrator Comb) 필터; 및
상기 CIC 필터를 통해 언더 샘플링된 신호에 대한 진폭 특성을 향상시켜 I 다운 신호 및 Q 다운 신호로서 출력하는 CFIR(Compensation Finite Impulse Response) 필터;
를 포함하는 레이더 테스트용 SDR 수신기.7. The down-converter of claim 6,
A Cascaded Integrator Comb (CIC) filter for performing under-sampling on the I signal and the Q signal, respectively; And
A CFIR (Compensation Finite Impulse Response) filter for improving an amplitude characteristic of the undersampled signal through the CIC filter to output an I down signal and a Q down signal;
And an SDR receiver for radar testing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150018048A KR101740713B1 (en) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | SDR receiver for radar testing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150018048A KR101740713B1 (en) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | SDR receiver for radar testing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160096767A true KR20160096767A (en) | 2016-08-17 |
KR101740713B1 KR101740713B1 (en) | 2017-05-30 |
Family
ID=56873525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150018048A KR101740713B1 (en) | 2015-02-05 | 2015-02-05 | SDR receiver for radar testing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101740713B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101864837B1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-12 | 알에프코어 주식회사 | Clock generator of receiver |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060038518A1 (en) | 2003-06-20 | 2006-02-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Amplitude regulation circuit and method, and motor driving control apparatus and method |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000332843A (en) | 1999-05-24 | 2000-11-30 | Sharp Corp | Digital signal receiver |
KR101028736B1 (en) | 2010-02-10 | 2011-04-14 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Signal processing apparatus and method thereof |
US9024815B2 (en) | 2011-05-27 | 2015-05-05 | Brooks Engineering International, Llc | Direct-to-digital software-defined radar |
-
2015
- 2015-02-05 KR KR1020150018048A patent/KR101740713B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060038518A1 (en) | 2003-06-20 | 2006-02-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Amplitude regulation circuit and method, and motor driving control apparatus and method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101864837B1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-12 | 알에프코어 주식회사 | Clock generator of receiver |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101740713B1 (en) | 2017-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9985777B2 (en) | Multi-layer time-interleaved analog-to-digital convertor (ADC) | |
CA2914090C (en) | Frequency and time domain streaming receiver | |
US20170070952A1 (en) | Re-sampling with reduced power consumption and complexity | |
KR20050119427A (en) | Analog baseband processing apparatus used to multi-mode and method of the signal processing using the same | |
US10063320B2 (en) | Apparatus and method for implementing a photonic radio front end | |
US8837956B1 (en) | Pipelined receiver system and method | |
CN106526268B (en) | Test and measurement instrument including digitizer and linear time period filter | |
JP2009300284A (en) | Arrival electric wave direction measuring device, arrival electric wave direction measuring method, and arrival electric wave direction measuring program | |
US20210067256A1 (en) | Transmit and receive radio frequency (rf) signals without the use of baseband generators and local oscillators for up conversion and down conversion | |
CN105024650A (en) | Multi-beam signal interleaving digital down-conversion (DDC) method based on super-speed analog to digital conversion (ADC) | |
US10666293B2 (en) | Digital down converter | |
KR101740713B1 (en) | SDR receiver for radar testing | |
EP2521268B1 (en) | Data converter system that avoids interleave images and distortion products | |
Creaney et al. | Designing efficient digital up and down converters for narrowband systems | |
CN110765047B (en) | Digital signal control system, FPGA module and method based on instruction set | |
US8164503B2 (en) | Data converter system that avoids interleave images and distortion products | |
US10224968B2 (en) | Digital up-converter and method therefor | |
García et al. | An 8 GHz digital spectrometer for millimeter-wave astronomy | |
CN212785392U (en) | Intermediate frequency signal synchronous processing device and network analyzer | |
CN1361429A (en) | Digital nuclear magnetic resonance receiver | |
Chen et al. | Re-configurable digital bandwidth interleaved sampling system based on fast spectrum sensing | |
JP2013106339A (en) | Broadband a/d conversion apparatus | |
CN102801418A (en) | Data converter system capable of avoiding interleave images and distortion products | |
Liu | A Bandpass Sampling Design in Multi-channel Radio Receiver | |
Schmidt-Knorreck et al. | Hardware optimized sample rate conversion for software defined radio |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |