위상오차 사전보상 DDS 첩 신호 발생기 설계

Abstract

영상레이더는 전파를 사용하여 지형 및 지물의 영상을 획득하는 능동형 감지기로서 광학 카메라와 다르게 전천후로 영상 획득이 가능하다. 영상레이더는 송수신 신호로 첩 신호를 사용하는데, 첩 신호를 생성하는 방법으로는 메모리 맵 방식과 DDS 방식이 있다. 메모리 맵 첩 신호 발생기는 사용할 신호의 데이터를 메모리 장치에 저장했다가 사용하는 방식으로 신호의 특성은 좋지만 메모리 장치의 의존도가 높기 때문에 탑재체의 무게 및 부피가 증가하며, 메모리 장치가 손상될 경우 사용의 제약이 따른다. DDS 첩 신호 발생기는 알고리즘을 사용해 신호를 생성하는 방법으로, 메모리 맵 방식에 비하여 메모리 장치의 의존도가 낮기 때문에 위성의 무게와 부피를 줄일 수 있다. 하지만 신호 생성 과정에서 잘림 현상이 발생하기 때문에 신호의 특성이 좋지 않다는 단점이 있다. 본 논문에서는 DDS 방식의 첩 신호 발생기에서 나타는 잘림 현상을 분석하고 이를 보안하기 위하여, 입력 변수를 통해 잘림 현상을 보상하는 방법을 제시하였다. 입력 신호를 계산하여 위상 오차를 계산할 경우, 기존의 위상오차를 보상하는 방법과 비교하여 처리 과정이 간단해 지기 때문에 시간과 전력 소비를 줄일 수 있었다. 또한, 위상 오차를 보상하는 값이 정확하여 높은 신뢰도를 보였다. 또한 탑재체의 무게 및 부피를 감소하기 위한 연구로 FPGA를 사용하여 DDS 첩 신호 발생기를 제작하였다. FPGA는 기존 메모리 맵 방식에서 사용하는 OBC와 비교하여 고속의 연산을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 무게와 부피가 비교적 가볍기 때문에 FPGA를 사용하여 DDS 첩 신호 발생기를 개발하여, 영상레이더 탑재체의 소형 및 경량화를 목표로 하였다. 실제 제작된 DDS 첩 신호 발생기는 고주파 영역에서 신호의 특성이 낮아지는 현상이 있었지만, 이는 사용한 DAC 부품의 성능 때문인 것이었으며, DAC 성능을 만족시키는 범위 내에서 신호를 생성할 경우 이상적인 신호와 유사한 신호를 생성할 수 있었다. 따라서 제작에 사용된 부품보다 더 좋은 부품을 사용한다면 FPGA를 활용한 DDS 첩 신호 발생기의 사용 및 활용이 가능할 것으로 기대된다.