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시험평가용 레이다 재밍신호 시뮬레이터 설계 연구
A Study on the Radar Jamming Signal Simulator Design for the Test & Evaluation 원문보기

한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스, v.27 no.2B, 2002년, pp.160 - 169  

최성린 (국방과학연구소) ,  이상훈 (국방과학연구소) ,  정회인 (국방과학연구소)

초록
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레이다 운용자는 레이다 스코우프를 통해 표적을 인지하고 추적함으로 레이다운용을 방해하는 재밍신호를 극복할 수 있는 훈련과 레이다의 전자보호 신호에 대한 시험평가가 필요하며, 이를 위해 레이다에 거리기만, 속도기만, 방위기만 및 다중허위표적의 기만재밍 신호와 점 잡음, 광대역 잡음, 점 소인 잡음 및 엄폐펄스 형태의 잡음재밍 신호를 발생할 수 있는 레이다 재밍신호 발생 알고리즘과 시뮬레이터를 설계하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘과 디지털회로 설계기술을 적용하여 6조의 구성요소들로 이루어진 시뮬레이터를 제작하였으며 실험을 통해 제작된 시뮬레이터의 유용성을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

While radar operator recognizes and tracks threat targets through the scope, it is essential to overcome the jamming signal that disturbs the normal operation of the radar. Therefore, to train operator and test the EW capability of the radar, this paper proposed the jamming signal simulation algorit...

AI 본문요약
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제안 방법

  • DRFM, 기법제어기, 신호결합분배기, 제어컴퓨터, 잡음신호발생기 및 국부발진기로 구성된 재밍신호 시뮬레이터는 6개의 랙으로 구성한 하나의 콘솔형태로 제작하였다
  • 제어하는 기능을 수행한다. DRFM은 거리기만, 속도기만 및 다중허위표적 재밍신호를 발생하며 기법제어기는 ICS, SSR, LFN과 같은 방위 기만신호와 출력감소신호 및 DRFM으로부터 재밍 신호를 입력받아 복합 재밍신호를 발생하도록 설계하였다. 신호결합 분배기는 광대역의 레이다 신호를 DRFM의 입력 주파수 대역폭으로 변환하여 재밍신호를 발생한 후 입력된 레이다 주파수로 변환하기 위해 국부발진기의 국부발진 주파수를 이용하여 주파수 변환 및 고주파 신호를 결합·분배하는 기능을 수행하도록 설계하였다.
  • 수 있도록 구현하였다. DRFM은 입력 레이다신호가 존재할 때 펄스출력 비디오 신호를 출력하는데 이를 이용하여 운용자에 의해 정의된 지연시간과 펄스폭을 갖는 stretched pulse 신호를 DRFM에서 출력하게 하여, 그림 3과 같이 비디오 신호에 동기를 맞추어 신호결합 분배기 내부의 핀- 다이오드 스위치를 On 시킴으로써 DRFM에서 구현한 stretched pulse 폭만큼 잡음신호발생기에서 공급되는 잡음을 출력하여 엄폐펄스 신호를 구현할 수 있도록 설계하였다.
  • DRFM의 입력 주파수 대역폭으로 변환된 K 밴드의 레이다 신호를 기법제어기에서 입력받아 원래의 K 밴드로 레이다 신호를 주파수 상향 변환시켜주고 주파수 매칭 대역의 고출력증폭기로 고주파신호를 결합·분배하는 기능을 수행한다. 또한 엄폐펄스 기법을 구현하기 위해 DRFM이 신호를 출력할 때 기법제어기로부터 트리거 신호를 입력받아 신호결합분배기 내부의 핀-다이오우드 스위치를 On 시킴으로써 잡음신호발생기의 잡음원을 제어한다.
  • 발생할 수 있다. LFN은 임의의 소인형태를 발생하기 위해 스캔 주파수를 임의로 가변할 수 있도록 설계하였다.
  • 재밍신호 시뮬레이터는 DRFM을 포함하여 제어컴퓨터, 전원분배기, 기법제어기, 신호결합 분배기 및 국부발진기로 이루어진 콘솔 형태로 구성하였다. RGPO/I의 거리기만과 VGPO/I의 속도기만 및 MFT 신호는 DRFM에서 구현하였으며, ICS, SSR 및 LFN의 방위기만과 PDP의 출력변조 신호는 기법제어기에서 프로그래머블 감쇄기를 제어하여 구현하였다. 또한 신호결합분배기는 잡음신호 발생기로부터 잡음제원을 입력받아점·광대역·점소인 잡음을 구현하였고 잡음제원을 DRFM의 입력레이다 펄스출력 비디오신호와 동기를 맞추어 핀-다이오드 스위치를 제어함으로써 엄폐펄스 잡음신호를 발생하도록 설계하였다[4].
  • SSR 및 LFN 기법의 사용Kduty cycle)은 50% 이하에서 임의 선택이 가능하도록 설계하였다.
  • SSR의 소인형태는 그림 7과 같이 FL에서 FH까지 해상도 기준으로 연속적으로 변하는 비선형적인 반복 소인 형태 뿐만 아니라 FL에서 FH까지 해상도 기준으로 연속적으로 변화하되 매 유지시간마다 스캔 주파수를 반복하는 형태를 모두 구현할 수 있도록 설계하였다. SSR의 패턴 발생 알고리즘은 그림 8과 같으며 발생하고자 하는 유지시간, 소인주파수 및 사용률 만큼 계수한 후 각각의 유효 trigger 신호를 발생하여 SSR 패턴을 구현하도록 설계하였다.
  • 설계하였다. SSR의 패턴 발생 알고리즘은 그림 8과 같으며 발생하고자 하는 유지시간, 소인주파수 및 사용률 만큼 계수한 후 각각의 유효 trigger 신호를 발생하여 SSR 패턴을 구현하도록 설계하였다. SSR 패턴 발생 회로는 EPLD(Embeded Program­ mable Logic Device), RAM buffer로 구성하였으며 계수범위는 1㎒ 클럭 사용시 65.
  • 66m의 해상도를 갖도록 구현하였다. VGPO/I 기법은 추적레이다 입장에서 거리측면에서만 보면 입력 주파수가 9㎓일 때식 ⑵와 같이 19Hz에서 0.32㎧의 최소속도를 가지도록 설계하였으며, MFT 기법은 최대 수백개의 허위표적을 발생할 수 있도록 설계하였다. DRFM은 I(8~10㎓) 밴드의 입력주파수 범위를 가지며 기법 제어기에서 G~K(4~40㎓) 밴드 대역의 레이다 신호를 I 밴드로 주파수 변환하여 DRFM에 공급한다.
  • 기만재밍 신호에는 레이다의 거리게이트로부터 표적을 이탈시키는 거리기만(RGPO/I: Range Gate Pull Off/In)과 속도게이트로부터 표적을 이탈시키는 속도기만(VGPO/I: Velocity Gate Pull Off/In) 그리고 방위 추적회로의 오동작을 유발하는 ICS(Inverse Conical Scan), SSR(Swept Scan Rate), LFN(Low Frequency Noise)등의 방위기만, 다중허위표적(MFT: Multiple False Targets) 및 거리기만 효과를 극대화하기 위한 출력감소(PDP: Power Decrement Program) 기법이 있다. 기만재밍의 경우 단일기만 재밍의 복합형태 구현이 가능하도록 설계하였다. 잡음재밍에는 점 잡음(SN: Spot Noise), 광대역 잡음(BN: Barrage Noise), 점소인 잡음(SSN: Swept Spot Noise) 및 엄폐펄스(CP: Cover 묘ulse) 기법이 있다.
  • 발생한다. 기법제어기는 수신안테나 및 수신기를 통해 입력되는 레이다 신호를 입력받아 DRFM의 입력주파수 범위인 I 밴드 대역으로 주파수를 변환하여 DRFM으로 공급하며 DRFM의 출력을 원래의 주파수 대역으로 변환하여 신호결합분배기에 공급하는 기능을 수행한다. 그림 4는 제어회로 고주파 모듈로 구성한 기법제어기의 계통도를 나타낸다.
  • 동기방식의 잡음재밍 형태인 엄폐펄스 기법은 잡음신호발생기의 잡음원과 DRFM의 stretched pulse 호출방식을 사용하여 지연시간과 펄스폭을 동시에 제어할 수 있도록 구현하였다. DRFM은 입력 레이다신호가 존재할 때 펄스출력 비디오 신호를 출력하는데 이를 이용하여 운용자에 의해 정의된 지연시간과 펄스폭을 갖는 stretched pulse 신호를 DRFM에서 출력하게 하여, 그림 3과 같이 비디오 신호에 동기를 맞추어 신호결합 분배기 내부의 핀- 다이오드 스위치를 On 시킴으로써 DRFM에서 구현한 stretched pulse 폭만큼 잡음신호발생기에서 공급되는 잡음을 출력하여 엄폐펄스 신호를 구현할 수 있도록 설계하였다.
  • RGPO/I의 거리기만과 VGPO/I의 속도기만 및 MFT 신호는 DRFM에서 구현하였으며, ICS, SSR 및 LFN의 방위기만과 PDP의 출력변조 신호는 기법제어기에서 프로그래머블 감쇄기를 제어하여 구현하였다. 또한 신호결합분배기는 잡음신호 발생기로부터 잡음제원을 입력받아점·광대역·점소인 잡음을 구현하였고 잡음제원을 DRFM의 입력레이다 펄스출력 비디오신호와 동기를 맞추어 핀-다이오드 스위치를 제어함으로써 엄폐펄스 잡음신호를 발생하도록 설계하였다[4].
  • 결합·분배하는 기능을 수행한다. 또한 엄폐펄스 기법을 구현하기 위해 DRFM이 신호를 출력할 때 기법제어기로부터 트리거 신호를 입력받아 신호결합분배기 내부의 핀-다이오우드 스위치를 On 시킴으로써 잡음신호발생기의 잡음원을 제어한다.
  • 레이다의 선행 모서리 추적 (leading edge track) 기능에 대항하기 위해 일반적으로 RGPI 재밍 기법을 사용하며[6] 고정 PRI(Pulse Repetition Interval)를 운용하는 레이다에 대응하기 위하여 기만표적이 반향신호와 같은 위치에 있다가 점차 시간차를 감소시켜 기만표적이 점점 다가오는 효과를 주도록 구현하였다.
  • 본 논문에서 제안한 레이다 재밍신호 시뮬레이터는 레이다의 일반 운용모드뿐만 아니라 RF 가변 및 PRI 가변 등의 EP 기법에도 재밍이 가능하도록 설계하였다 발생 가능한 재밍기법은 거리기만, 속도기만, 방위기만 및 다중허위표적의 기만재밍 기법과 점 잡음, 광대역 잡음, 점 소인 잡음, 엄폐펄스 형태의 잡음재밍 기법을 단일 재밍 형태뿐만 아니라 복합 기만재밍 형태로 발생 가능하도록 설계하였다.
  • 본 논문에서는 레이다의 운용특성을 분석함으로써 재밍신호의 범위를 정의하고 레이다의 EP 기법시험과 운용자의 전자전 훈련을 수행할 수 있도록 레이다 재밍신호 시뮬레이터를 설계하였으며 발생기법으로 거리기만, 속도기만, 방위기만 및 다중허위표적등의 기만재밍 신호와 점 잡음, 광대역 잡음, 점소인 잡음 및 엄폐펄스형태의 잡음재밍 신호를 발생할 수 있게 하였다. 특히 기만재밍 신호의 경우 단일 형태뿐만 아니라 복합 형태의 발생이 가능하도록 설계하였다.
  • DRFM은 거리기만, 속도기만 및 다중허위표적 재밍신호를 발생하며 기법제어기는 ICS, SSR, LFN과 같은 방위 기만신호와 출력감소신호 및 DRFM으로부터 재밍 신호를 입력받아 복합 재밍신호를 발생하도록 설계하였다. 신호결합 분배기는 광대역의 레이다 신호를 DRFM의 입력 주파수 대역폭으로 변환하여 재밍신호를 발생한 후 입력된 레이다 주파수로 변환하기 위해 국부발진기의 국부발진 주파수를 이용하여 주파수 변환 및 고주파 신호를 결합·분배하는 기능을 수행하도록 설계하였다. 이렇게 설계된 재밍신호 시뮬레이터의 재밍신호 발생능력을 계측장비 수준에서 확인함으로써 탐색 및 추적 레이다의 재밍신호 주입에 따른 EP 기법 신호 발생능력평가와 레이다 운용자 훈련을 위한 전자전 환경 제공 기능을 충분히 수행할 수 있을 것으로 판단한다.
  • . 이를 보완하기 위해 입력 고주파를 샘플링하여 기억매체에 저장시키는 디지털 방식은 주파수와 위상을 함께 기억할 수 있도록 설계함으로써 coherent 레이다 재밍에도 유리하게 하였다. 디지털 방식을 이용한 대표적인 예가 디지털 주파수 기억장치이며 레이다를 재밍하기 위해 일반적으로 많이 사용되고 있다[3].
  • 디지털 방식을 이용한 대표적인 예가 디지털 주파수 기억장치이며 레이다를 재밍하기 위해 일반적으로 많이 사용되고 있다[3]. 재밍신호 시뮬레이터는 DRFM을 포함하여 제어컴퓨터, 전원분배기, 기법제어기, 신호결합 분배기 및 국부발진기로 이루어진 콘솔 형태로 구성하였다. RGPO/I의 거리기만과 VGPO/I의 속도기만 및 MFT 신호는 DRFM에서 구현하였으며, ICS, SSR 및 LFN의 방위기만과 PDP의 출력변조 신호는 기법제어기에서 프로그래머블 감쇄기를 제어하여 구현하였다.
  • 재밍신호 시뮬레이터는 실제 환경과 유사하게 공간손실을 고려하여 거리기만의 지연시간에 비례하여 감쇄량이 자동 조절되도록 설계하였다.
  • 재밍신호 시뮬레이터는 제어컴퓨터, DRFM, 기법제어기, 신호결합 분배기, 국부발진기 및 잡음신호 발생기로 구성하였으며, 제어컴퓨터는 자체 운용 프로그램을 내장하여 기법제어기, DRFM 및 신호결합분배기를 제어하는 기능을 수행한다. DRFM은 거리기만, 속도기만 및 다중허위표적 재밍신호를 발생하며 기법제어기는 ICS, SSR, LFN과 같은 방위 기만신호와 출력감소신호 및 DRFM으로부터 재밍 신호를 입력받아 복합 재밍신호를 발생하도록 설계하였다.
  • 디지털회로 설계기술이 적용된 재밍신호 시뮬레이터는 제어컴퓨터, 디지털 주파수 기억장치(DRFM:Digital Radio Frequency Memory), 기법제어기, 신호결합분배기, 국부발진기 및 잡음신호발생기로 이루어진 콘솔 형태로 구성하였다. 제어 컴퓨터는 직렬 통신을 통해 디지털 주파수 기억장치, 기법제어기 및 신호결합 분배기를 제어하여 재밍신호를 발생하도록 설계하였다.
  • 제어회로는 CPU 주변회로 ICS 패턴 발생 회로 SSR&LFN 패턴 발생회로, PDP AM 제어 데이터 발생 회로 DRFM 모니터 및 제어신호 발생회로 RF 경로 선택 제어신호 발생회로 및 동작상태 표시 및 발생기법 모니터 신호 발생회로로 구성하였으며 계통도는 그림 5와 같다.
  • 수 있게 하였다. 특히 기만재밍 신호의 경우 단일 형태뿐만 아니라 복합 형태의 발생이 가능하도록 설계하였다. 디지털회로 설계기술이 적용된 재밍신호 시뮬레이터는 제어컴퓨터, 디지털 주파수 기억장치(DRFM:Digital Radio Frequency Memory), 기법제어기, 신호결합분배기, 국부발진기 및 잡음신호발생기로 이루어진 콘솔 형태로 구성하였다.

대상 데이터

  • 특히 기만재밍 신호의 경우 단일 형태뿐만 아니라 복합 형태의 발생이 가능하도록 설계하였다. 디지털회로 설계기술이 적용된 재밍신호 시뮬레이터는 제어컴퓨터, 디지털 주파수 기억장치(DRFM:Digital Radio Frequency Memory), 기법제어기, 신호결합분배기, 국부발진기 및 잡음신호발생기로 이루어진 콘솔 형태로 구성하였다. 제어 컴퓨터는 직렬 통신을 통해 디지털 주파수 기억장치, 기법제어기 및 신호결합 분배기를 제어하여 재밍신호를 발생하도록 설계하였다.
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참고문헌 (9)

  1. 김봉석, '전자전 시뮬레이션 동향', 국방기술연구, vol. 4, 1995 

  2. Joseph A. Boyd, Donald B. Harris, Donald D. King, H. W. Welch, Jr., Electronic Counter-measures, Peninsula Publishing, PP. 24-79, 1978 

  3. D. Curtis Schleher, Electonic Warfare in the Information Age, Artech House, PP. 188-189, 1999 

  4. HP 8791 Model 10/11/21 frequency Aeile Signal Simulators(FASS) Technical Data, HP, 1998 

  5. Don Herskovitz, 'Development of DRFM (Digital RF Memory) and DFD(Digita1 Frequency Discriminator', Journal of Electronic Defense, PP. 57-61, Feb. 2000 

  6. 한국전자파학회 정보전자연구회, 레이더 추적원리와 재밍기법 고찰, 한국전자파학회 정보전자연구회지, pp. 32, 2000. 9 

  7. D. Curtis Schleher, Introduction to Electronic Warfare, Artech House, PP. 145-151, 1997 

  8. Defense Systems, Artech House, PP. 370-385, 1991 

  9. Dennis Roddy, Jotm Coolen, Electronic Communications, Prentice-Hall, PP. 686, 1984 

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