고선형성을 갖는 Ka대역 FMCW 센서

Abstract

본 논문에서는 전압 제어 발진기의 비선형 영향에 의한 문제점을 개선한 FMCW 신호 생성 구조를 제안한다. 단순히 전압 제어 발진기(voltage controlled oscillator)의 튜닝 전압(tunning voltage)을 스위프(sweep)하여 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호를 생성하는 방식의 경우에는 전압 제어 발진기 자체의 비선형 영향으로 인해 센서에서 검출하고자 하는 비트 주파수(beat frequency)에 변동(drift)이 발생하게 되어 그로부터 추출된 정보의 정확도가 저하되거나, 잘못 해석될 수 있는 오류를 갖게 된다. 이러한 비선형 영향을 배제하기 위해 본 연구에서는 직접 주파수 합성기(direct digital synthesizer)와 위상 동기 루프(phase locked loop)를 포함한 하이브리드 방식의 신호 생성 방안을 적용하여 고선형성을 갖는 FMCW 신호를 생성하였고, 제작 후 시험을 통해 FMCW 센서에서 검출한 비트 주파수가 매우 정확함을 검증하였다. This paper presents a Ka-band FMCW sensor that has high linearity by improving a nonlinear behavior of the voltage controlled oscillator. Due to the nonlinear characteristics of the voltage controlled oscillator for the conventional method, the drift of beat frequency can cause inaccuracy and errors to the extracted results. A Ka-band FMCW signal with fast transition time could be generated by using both direct digital synthesizer and phase locked loop in this research. The implemented FMCW sensor showed very high accuracy in beat frequency through the test.