RFDH Q&A 포럼 글답변

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> 
 > 
 > ^^
> 
> 제가 소프트웨어쪽은 전혀 모르는 부분이라 ;;;
> 드릴 말씀이 없습니다.
> 최근 DSP기능을 탑재한 MCU에 FFT라이브러리가 잘 구성되어있어 그런거를 사용한다는 정도만 알고 있습니다.
> 
> ADC의 기본적인 사양은 첨부 그림으로 설명 드리겠습니다.
> 10Bit : 
> ADC의 사양 중 Vpp라고 있습니다.
> 예를들어 2Vpp이면, 2V를 10bit(1024개)로 나누는 해상도를 갖는다는 의미입니다.
> (2/1024)V보다 작은 신호는 구분을 못한다는 의미입니다.
> MSPS:
> Sampling rate입니다.
> 즉 FFT 가능한 bandwidth입니다. 
> 예를들여 40MHz의 BCLK로 구동하면 0Hz~20MHz, 또는 20MHz~40MHz 또는 40MHz~60MHz
> 이런식으로 20MHz의 대역의 bandwidth를 결정합니다.
> Input bandwidth:
> 위 bandwidth 설명에서 40MHz~60MHz의 신호를 FFT하고 싶으면 input bandwidth가 최소 60MHz이상은 되어야합니다. RF 개념으로는 60MHz보다 높은 제품을 추천합니다.
> 
> 그런데...
> 질문자님께서 하시는 차량 distance2go의 경우
> 아마도 modulation frequency가 수십 KHz 단위일 것이며...
> 따라서 IF 주파수가 1MHz를 넘지 않으리라 생각됩니다.
> (요 내용은 modulation frequency와 타겟의 거리를 알고 대충 계산하면 나옵니다.)
> 
> 이럴 경우 Input bandwidth나 MSPS는 그리 중요한 사양은 아닙니다.
> 단 Bit는 중요한 사양이 될 수 있습니다.
> 
> 또한 소프트웨어 관점에서 FFT 수행 시 bin이라는 개념이 있습니다.
> 1K bin, 4K bin 뭐 이런식입니다.
> 
> 만약 bandwidth가 20MHz이고 1K bin이라면
> 이런 저런 이론에 의하여 주파수 해상도는 (20MHz)/(1K/2)의 공식이 나옵니다.
> 위 식으로 계산하면 주파수 해상도는 0.0390625MHz입니다.
> 2K bin을 적용하면 0.01953125MHz의 해상도가 나오죠
> Bin을 높일 수록 높은 주파수 해상도가 나와서 계산하는 주파수(타겟과의 거리)의 오차를 줄일 수 있습니다.
> 단점은 데이터양이 많이 때문에 FFT 계산속도가 오래걸리죠...
> 
> 
> 글로 설명하는데 한계가 있네요 ^^;;
> 
> 질문 계속 하셔도 좋습니다.
> 같은 분야에서 서로 돕고 살아야죠 ^^
> 
> 도움이 되시길 바랍니다.
> 
> 
> 
> 
>  > 
>  > 
>  > 안녕 하세요. 
> > 
> > 먼저 답변 달아 주셔서 정말 감사 드립니다. 
> > 
> > FFT를 하기 위한 ADC 관련하여 궁금한게 있어서
> > 
> > 추가 답변 달게 되었습니다.
> > 
> > 현재 맨처음 말한것 처럼 Distance2Go kit를 가지고 
> > 
> > fmcw 레이다 기능을 구현해 볼려고 합니다. 
> > 
> > 물론 이미 구현된 예제소스가 있긴 하지만 
> > 
> > 전체적으로 소스를 이해를 해야 필요한 부분을 수정할수 있는데
> > 
> > 그 부분이 부족하여 일일히 전체 기능을 확인하면서 세부적으로 확인 중에 있습니다. 
> > 
> > 그리고 이  kit의 mcu 칩은 xmc4200 이라는 칩입니다. 
> > 
> > 일단 데이터 시트를 찾아 보고 vadc 관련 정리되어 있는 데이터시트도 확인 했는데 찾질 못하여 
> > 
> > 그냥 일반 데이터 시트를 보면 되는 건지 아님 다른 걸 봐야 되는지;
> > 
> > sampling rage는 어디서 확인을 해야 되는지 궁금합니다. 
> > 
> > 그리고 input bandwidth 같은 경우는 혹시 rf 칩에서 필요한 건지도 궁금하네요. 
> > 
> > 계속적인 질문을 드려서 죄송합니다. 
> > 
> > 
> > 
> >  > 
> >  > 
> >  > 변조 주파수에 대해서 말씀하신 내용이 맞습니다.
> > > 
> > > 나머지 내용도 이해하신듯 하네요.
> > > 
> > > 도움이 되셨다니 다행입니다.
> > > 
> > > 이제 부품들좀 이해하시면서 TRx IC의 데이터시트의 block-diagram 보시면 이해가 될꺼에요...
> > > 
> > > 앞으로는 데이터시트의 블럭별 스펙을 보시면 되겠네요.
> > > 
> > > 참고로 FFT를 위한 ADC는 MCU의 ADC port로는 불가능하다고 보셔도 됩니다.
> > > 최고 8bit이상의 ADC IC를 이용해야 어느정도 감도 (멀리있는 물체 탐지)가 가능합니다.
> > > 
> > > 따라서 ADC의 spec도 매우 중요합니다.
> > > 보통 ADC의 spec는 아래 내용이 가장 중요합니다.
> > > 
> > > Sampling rage (clock) : FFT하기 위한 주파수의 bandwidth
> > > Input bandwidth : 입력되는 IF 주파수를 결정
> > > Bit :SNR을 결정
> > > 
> > > 수고하세요~
> > > 
> > > 
> > > 
> > >  > 
> > >  > 
> > >  > 답변 정말 감사 드립니다. 
> > > > 
> > > > 1hz가 1초에 한번 진동을 하니 이 한번 진동에 24~ 24.1GHz가 변하는거라고 해야 되는군요
> > > > 그럼 4hz는 1초에 4번 움직이는 거니 24~ 24.1GHz 변조가 250ms에 변하는 거구요. 
> > > > 
> > > > 그리고 수신된 주파수는 adc로 받아서 fft를 해서 주파수로 변환하여 시간을 확인해야 되는거군요. 
> > > > 
> > > > 이제 설명해 주신 내용에 대해서 이해를 한 것 같습니다. 
> > > > 
> > > > 정말 감사 드립니다^^
> > > > 
> > > >  > 
> > > >  > 
> > > >  > 아래 답변 참고하세요.
> > > > > 
> > > > >  > 
> > > > >  > 
> > > > >  > 먼저 소중한 시간에 답변 주셔서 정말 감사 드립니다. 
> > > > > > 
> > > > > > 제가 기본적인 지식이 부족하여 답변 달아 주신 부분에 대하여 
> > > > > > 
> > > > > > 제가 이해한 부분을 다시 적어 볼려고 하는데
> > > > > > 
> > > > > > 혹시 추후라도 시간이 나신다면 다시 봐 주시면 정말 감사 드리겠습니다. 
> > > > > > 
> > > > > >  Frequency sweep range : 24GHz~24.1GHz
> > > > > >  Frequency modulation : 1Hz
> > > > > > 
> > > > > > 이렇게 설명 해 주신 부분은
> > > > > > 
> > > > > > 주파수 변조 범위는 24~ 24.1GHz
> > > > > > 주파수 변조 단위는 1Hz씩 변화한다 라고 이해를 하였습니다. 
> > > > > 
> > > > > 답변 : 1Hz씩 변하는게 아니고 모듈레이션이 1Hz입니다.
> > > > > 즉 24~24.1GHz를 변화시키는데 1초 걸린다는 의미입니다.
> > > > > 
> > > > > 예를들면 
> > > > > 0초 : 24GHz
> > > > > 0.1초 후 : 24.01GHz
> > > > > 0.2초 후 : 24.02GHz
> > > > > 1초 후 : 24.1GHz
> > > > > 
> > > > > 
> > > > > > 발진기로부터 생성된 신호는 mixer와 TX 안테나로 나누어져서 보내집니다.
> > > > > > => TX는 전송하기 위해서 MIXER는 수신 받은 데이터와 비교를 하기 위하여 
> > > > > 답변 : 맞습니다.
> > > > > 
> > > > > > 
> > > > > > IF 주파수 측정 데이터가 1MHz로 측정 되었을 경우
> > > > > > => 발진기로 부터 생성된 신호와 수신된 주파수의 차이
> > > > > > => 이 측정된 값이 어떻게 mcu로 전달되는지 확실히 이해가 가질 않습니다. 
> > > > > 답변 : 맞습니다.
> > > > > 현재 발진된 신호와 수신된신호가 발진하였을 당시의 시간차를 IF 주파수로 확인이 가능합니다.
> > > > > 그 확인은 Frequency modulation의 주파수 (현재는 1Hz)로 알 수 있습니다.
> > > > > 측정된 IF 주파수 값은 MCU가 바로 알수 없기 때문에
> > > > > FFT (푸리에변환)이라는 기능을 사용합니다.
> > > > > FFT는 시간축으로 들어오는 신호를 ADC로 수신 후 FFT하여 주파수축으로 변환합니다.
> > > > > FFT를 진행하고나면 MCU가 주파수를 알 수 있습니다.
> > > > > 
> > > > > 
> > > > > > > 100MHz를 1초에 sweep하니 1MHz가 측정되면 1/100초가 지난 것을 알 수 있습니다.
> > > > > > => 주파수 변조 범위가 24~ 24.1GHz인데 이 범위내에 변조는 1초 내에 이뤄지기 때문에
> > > > > > => 1MHz는 1/100초가 지난걸로 확인
> > > > > 답변 :  맞습니다.
> > > > > 지금 설정이 1초동안 100MHz가 변화하므로 1MHz차이는 1/100초 전에 발생된 신호입니다.
> > > > > 
> > > > > > 그래서  3×10^8 / 100을 하면 거리가 나오는 걸로 이해를 하였는데
> > > > > 답변: 1/100초는 송신된 신호가 타겟에 반사된 시간이므로
> > > > > 실제 거리는 {(3*10^8)/100}/2 를 해야지 편도 거리가 계산됩니다.
> > > > > 
> > > > > > 이렇게 이해를 하면 되는 건지 궁금합니다. 
> > > > > > 
> > > > > >  > 
> > > > > >  > 
> > > > > >  > FMCW는 알고계신 내용과 같이 주파수를 변조해서 거리 및 속도를 탐지하는 시스템입니다.
> > > > > > > 
> > > > > > > 예를들어 아래와 같은 설정으로 되어있다고 가정하면...
> > > > > > > Frequency sweep range : 24GHz~24.1GHz
> > > > > > > Frequency modulation : 1Hz
> > > > > > > 
> > > > > > > 발진기로부터 생성된 신호는 mixer와 TX 안테나로 나누어져서 보내집니다.
> > > > > > > IF 주파수 측정 데이터가 1MHz로 측정 되었을 경우
> > > > > > > 100MHz를 1초에 sweep하니 1MHz가 측정되면 1/100초가 지난 것을 알 수 있습니다.
> > > > > > > 
> > > > > > > 현제 수신된 데이터를 FMCW가 송신한 시점이 1/100초 전이며
> > > > > > > 빛의 속도로 계산하여보면 타겟까지 신호가 다녀온 시간이 1/100초 입니다.
> > > > > > > 
> > > > > > > 이렇게하여 상대방과의 거리를 알 수 있습니다.
> > > > > > > 
> > > > > > > 상대방의 속도는 가장 낮은 주파수와 가장 높은 주파수를 사용할 수 있습니다.
> > > > > > > 도플러 현상에 의하여
> > > > > > > 24GHz보다 낮은 주파수가 수신되면 멀어지는 물체가 있는 것이고
> > > > > > > 24.1GHz보다 높은 주파수가 수신되면 가까워지는 물체가 있는거죠
> > > > > > > 
> > > > > > > FFT를 사용하는 이유는
> > > > > > > IF 신호의 정확한 주파수를 계산하기 위함입니다.
> > > > > > > 시간축으로 들어오는 신호를 ADC하여 FFT 계산하면 IF 신호가 주파수측으로 표현이 됩니다.
> > > > > > > 
> > > > > > > 도움이 되시길 바랍니다.
> > > > > > > 
> > > > > > > 
> > > > > > >  > 
> > > > > > >  > 
> > > > > > >  > 안녕 하세요. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 얼마전에도 질문을 드렸는데,
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 지금 공부를 하다가 보니 생각을 잘못하고 있는 것 같아서 질문을 드리게 되었습니다. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 현재 저는  Distance2Go kit를 바탕으로
> > > > > > > > 
> > > > > > > > fmcw 도플러 레이더 방식에 대해서 공부를 하고 있습니다. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 근데 기본지식이 부족하여 이것저것보다고 지금까지 본것들이
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 헷갈리고 있긴 합니다. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 그래서 한번 정리를 해야겠다는 생각이 들어서
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 이렇게 글을 올리게 되었습니다. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > FMCW 레이더=> Frequency Modulation Continuous Wave
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 주파수 변조를 시키면서 연속된 웨이브 신호를 보내고 반사되어 오는 신호와 비교를 하여
> > > > > > > > 거리를 측정한다고 알고 있습니다. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > https://blog.naver.com/iotsensor/221179629275
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 여기에 나와 있는 FMCW LiDAR 부분의 계산식을 이용하면 거리를 측정할 수 있다고 생각을 합니다. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 그래서 계속 수신되는 데이터를 체크만 하면 될 것 같습니다. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 하지만 공식을 봐도 설명을 봐도 이해가 잘되지 않습니다.
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 그리고 도플러 공식을 이용하면 속도와 방향을 알수 있다고 하는데
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 이 부분에 대한 내용은 아직 확실히 모르고 있고요. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 그렇다면 여기에서 퓨리에 변환을 써야 된다고 하는데, 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 어떻게 쓰는지도 아직은 잘 모르겠습니다. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > ===========================
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 여기까지 보면서 그냥 FMCW 도플러 레이더 방식을 써서 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 주기적으로 주변에 움직임이 있는 물체가 있는 확인하는 것은 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 수신된 RF 신호를 가지고 각각의 계산식에 대입을 하면 끝인거 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 같은데.. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 그렇다면 그냥 수신 쪽에 데이터를 받아 Interrupt를 뜨게 하고 ADC 처리를
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 해서 DMA로 계산식 처리를 해서 실시간으로 각 물체의 거리 및 속도, 방향 값을
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 저장하면 될거라 생각을 합니다. 
> > > > > > > > 
> > > > > > > > 근데 이렇게 간단하게 생각하면 되는지 이제와서 궁금하네요..
> > > > > > >  > 
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