This thesis proposes two methods in order to improve the performance in the high resolution radar system using wideband linear frequency modulated waveform. One is the method to estimate the nonlinear phase distortion caused by the limit of voltage controlled oscillator (VCO) for linear frequency modulation and the estimated result can be exploited to predistort the frequency modulation to compensate the nonlinearity. The other is the spectral analysis method to eliminate spurious peaks in the spectrum of the intermediate frequency(IF) signal, generated by the periodic discontinuity of the signal in the system based on interrupted continuous waveform. Simulation results show that we can improve the resolution of the range profiles degraded by the nonlinear phase distortion using a combination of the estimation method and the predistortion technique and eliminate the spurious effectively via the proposed spectral analysis scheme.
본 논문은 광대역 고해상도 레이더 시스템의 성능 최적화를 위한 방법으로써 두가지를 제안하였다. 첫번째로 고해상도 레이더 시스템에 쓰이는 FMICW 또는 FMCW 시스템의 비선형 특성에 의해서 발생되는 거리 해상도 성능 저하 현상을 보상하기 위하여, 하드웨어의 비선형 위상 오차 성분을 다양한 진폭, 위상을 가지는 사인함수와 랜덤성분으로 모델링하고 이를 추정할 수 있는 신호처리 알고리즘을 새롭게 제안하였다. 이 방법은 알고 있는 거리에 위치한 두개의 기준 점 목표물로부터 각각 측정된 두개의 IF 신호를 연립방정식화하여 희소 선형식을 세우고 최소자승법관점에서 최적해로서의 비선형 오차 성분을 추정하는 방법으로써 추정된 비선형 오차 성분은 비선형 오차 특성 보상을 위한 사전왜곡기법을 위해 사용될 수 있다. 두번째로 주파수 변조 단속 지속파를 이용한 고해상도 레이더 시스템에서 발생하는 스퓨리어스를 제거하기 위한 스펙트럼 분석 기법에 대해서 연구하고 새로운 제거 기법을 제안하였다. 주파수 변조 지속파를 기반으로 하는 고해상도 레이더 시스템과 다르게 FMICW를 사용한 시스템은 주기적으로 나타나는 비연속적 IF 신호에 의해 스펙트럼 상에서 스퓨리어스가 생기게 된다. 이러한 스퓨리어스를 제거하기 위해서 대역통과필터를 사용하면 FMICW 시스템의 정확도가 이전 추정된 거리 값에 의존적이 되고 random interrupted sequence를 사용하면 noise floor가 증가하며 staggering process를 사용하면 중복된 정보를 위해 여러 개의 파형을 송신해야 되는 단점이 있다. 최근 소개된 IAA, SPICE 또는 SLIM와 같은 스펙트럼 분석 기법을 이용하면 이러한 단점 없이 FMICW 시스템에서의 스퓨리어스를 효과적으로 제거할 수 있다. IAA, SPICE 또는 SLIM를 사용하기 위해서는 신뢰할 수 있는 데이터와 신뢰할 수 없는 데이터를 구분하고 신뢰할 수 있는 데이터만 이용하여야 하는데, 이를 위해서 STFT가 적용된다.
