본 논문에서는 새로운 구조의 모노펄스수신기 동작 절차를 제시하고, 설계 및 제작을 통해 모노펄스 기울기 및 추적정확도 등의 성능을 분석하였다. 제작된 모노펄스수신기의 기울기와 3채널 모노펄스수신기의 기울기가 동일함을 검증하였으며, +0.7~-0.7 범위에서 0.1 RMS 이하의 추적정확도 성능을 확인하였다. 제작된 모노펄스수신기를 적용한 모노펄스시스템은 3채널의 수신기 및 신호처리기를 요구하는 일반적인 3채널 모노펄스시스템에 비해 1채널의 수신기를 요구하고 신호처리가 필요 없으므로 수신부 및 처리부의 구조가 간단하며, 크기, 무게, 비용, 소모전력 측면에서 절감 등의 이점을 갖고 있다. 또한, 수신기의 디텍터에 의해 측정한 합 및 차신호의 동위상 결합전력에서 역위상 결합전력의 차이를 이용하여 모노펄스 추적을 수행하므로 모노펄스 추적절차가 용이하다.
본 논문에서는 새로운 구조의 모노펄스수신기 동작 절차를 제시하고, 설계 및 제작을 통해 모노펄스 기울기 및 추적정확도 등의 성능을 분석하였다. 제작된 모노펄스수신기의 기울기와 3채널 모노펄스수신기의 기울기가 동일함을 검증하였으며, +0.7~-0.7 범위에서 0.1 RMS 이하의 추적정확도 성능을 확인하였다. 제작된 모노펄스수신기를 적용한 모노펄스시스템은 3채널의 수신기 및 신호처리기를 요구하는 일반적인 3채널 모노펄스시스템에 비해 1채널의 수신기를 요구하고 신호처리가 필요 없으므로 수신부 및 처리부의 구조가 간단하며, 크기, 무게, 비용, 소모전력 측면에서 절감 등의 이점을 갖고 있다. 또한, 수신기의 디텍터에 의해 측정한 합 및 차신호의 동위상 결합전력에서 역위상 결합전력의 차이를 이용하여 모노펄스 추적을 수행하므로 모노펄스 추적절차가 용이하다.
In this paper, we propose the operation procedures of the 1-channel monopulse receiver which achieves the new configuration. Also, we analyzed the monopulse ratio and the target angle accuracy of the fabricated receiver by using the monopulse signal generator developed for verifying the proposal equ...
In this paper, we propose the operation procedures of the 1-channel monopulse receiver which achieves the new configuration. Also, we analyzed the monopulse ratio and the target angle accuracy of the fabricated receiver by using the monopulse signal generator developed for verifying the proposal equipment. As a result, it is apparent that the monopulse ratio of the proposal receiver is equal to that of the 3-channel monopulse receiver. Also, the fabricated receiver exhibits the target angle accuracy with fewer than 0.1 RMS. The proposal receiver achieves the simple receiver configuration and the simple tracking procedures, as contrasted with the 3-channel monopulse receiver. Also, the proposal receiver has advantages in terms of size, weight, cost and power. Because the proposal monopulse receiver requires 1-channel receiver and needs not the signal processor in comparison with 3-channel monopulse receiver which requires 3-channel receiver and need the signal processor.
In this paper, we propose the operation procedures of the 1-channel monopulse receiver which achieves the new configuration. Also, we analyzed the monopulse ratio and the target angle accuracy of the fabricated receiver by using the monopulse signal generator developed for verifying the proposal equipment. As a result, it is apparent that the monopulse ratio of the proposal receiver is equal to that of the 3-channel monopulse receiver. Also, the fabricated receiver exhibits the target angle accuracy with fewer than 0.1 RMS. The proposal receiver achieves the simple receiver configuration and the simple tracking procedures, as contrasted with the 3-channel monopulse receiver. Also, the proposal receiver has advantages in terms of size, weight, cost and power. Because the proposal monopulse receiver requires 1-channel receiver and needs not the signal processor in comparison with 3-channel monopulse receiver which requires 3-channel receiver and need the signal processor.
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문제 정의
본 논문에서는 3채널 모노펄스수신기를 이용하는 3 채널 모노펄스시스템구조와 동등한 추적성능을 가지면서 신호처리가 단순한 단일채널 모노펄스시스템에 적용 가능한 새로운 구조의 단일채널 모노펄스수신기를 설계 및 제작하였다. 또한, 제안한 단일채널 구조와 3채널 모노펄스시스템 구조를 비교 및 분석함으로써, 제안한 단일채널 수신기를 이용한 시스템이 3채널 모노펄스시스템과 동일한 모노펄스기울기를 획득할 수 있음을 실험을 통해 검증하고 추적정확도를 분석하였다.
본 논문에서는 새로운 구조의 단일채널 모노펄스수신기를 설계 및 제작하고, 수신기의 동작 절차를 제시하였다. 또한, 제안한 장비의 검증을 위해 개발한 모노 펄스신호발생기를 이용하여 모노펄스수신기의 모노펄스 기울기 및 추적정확도를 분석하였다.
제안 방법
수신부는 합/차 X-band RF 신호를 입력받아 IF 신호로 하향변환하여 지향오차각 계산을 위한 검출전압을 제어판으로 전달하는 기능을 수행하며 전단처리판과 주파수변환판으로 구성하였다.
안테나 합/차 패턴을 통해 획득한 모노펄스기울기와 일반적인 3채널 모노펄스수신기의 모노펄스기울기는 동일하므로, 본 논문에서는 제작된 고 지향성안테나 패턴에 의한 기울기와 제안한 단일채널 모노펄스수신기에서의 기울기를 비교분석 하였다. 모노펄스신호발생기는 제작된 안테나의 이득측정 값에 의한 합신호, 방위각 차신호, 앙각 차신호를 모의하여 주며, 모노펄스수신기는 이 신호를 수신하여 방위각/앙각 방향으로 동위상 및 역위상 결합을 수행한다.
제안하는 단일채널 모노펄스수신기는 모노펄스비교기로부터 인입되는 합/차 신호를 위상변환기와 신호결합기를 통해 동위상 및 역위상으로 신호를 결합하는 구조이다.
제안하는 수신기는 모노펄스비교기로부터 X-band 대역의 합/차 신호를 입력받아 방위각 및 앙각 방향의 지향 오차각을 산출하도록 설계되었다. 그림 2는 모노펄스 수신기의 계통도로 전단처리판, 주파수변환판 및 제어판으로 구성되며, 표 1은 주요 설계사양을 보여준다.
제작된 안테나는 고이득 규격을 만족하기 위해 ADE(Axially displaced Ellipse) 반사경안테나의 형태를 가지며, 내부에 모노펄스비교기를 적용한 급전혼조립체와 반사판으로 구성하였으며, X-band 대역에서 평균 41dBi 이득특성, 2:1 이하의 정재파비 특성, 1.4° 이하의 3dB 빔폭 특성을 갖는다.
대상 데이터
모노펄스수신기는 주요 구성품인 전단처리판, 주파수 변환판, 제어판과 하네스 및 하우징을 통합하여 최종 제작하였다. 그림 9는 제작된 모노펄스수신기의 사진으로 크기는 210*394*125 mm3 이며, 외부로부터 +28V DC 전압을 공급받아 30.
데이터처리
본 논문에서는 3채널 모노펄스수신기를 이용하는 3 채널 모노펄스시스템구조와 동등한 추적성능을 가지면서 신호처리가 단순한 단일채널 모노펄스시스템에 적용 가능한 새로운 구조의 단일채널 모노펄스수신기를 설계 및 제작하였다. 또한, 제안한 단일채널 구조와 3채널 모노펄스시스템 구조를 비교 및 분석함으로써, 제안한 단일채널 수신기를 이용한 시스템이 3채널 모노펄스시스템과 동일한 모노펄스기울기를 획득할 수 있음을 실험을 통해 검증하고 추적정확도를 분석하였다.
본 논문에서는 새로운 구조의 단일채널 모노펄스수신기를 설계 및 제작하고, 수신기의 동작 절차를 제시하였다. 또한, 제안한 장비의 검증을 위해 개발한 모노 펄스신호발생기를 이용하여 모노펄스수신기의 모노펄스 기울기 및 추적정확도를 분석하였다. 모노펄스 기울기 선형구간(+0.
성능/효과
모노펄스 기울기 선형구간(+0.7° ～ -0.7° 범위)에서 제작된 모노펄스 수신기의 기울기와 3채널 모노펄스수신기의 기울기가 동일함을 검증하였으며, +0.7° ～ -0.7° 범위에서 0.1° RMS 이하의 추적정확도 성능을 확인하였다.
본 논문에서 제작한 모노펄스수신기를 적용한 모노펄스시스템은 오차각 측정 속도 및 신호변화에 대한 민감성이 3채널 모노펄스시스템에 비해 단점을 갖지만, 3채널 수신기 및 신호처리기를 요구하는 3채널 모노펄스 시스템 대비 1채널 수신기를 요구하고 신호처리가 필요없으므로 수신부 및 처리부의 구조가 간단하며 3채널 모노펄스 시스템과 동일한 기능/성능을 갖는다. 또한, 수신기의 디텍터에 의해 측정한 합 및 차신호의 동위상 결합전력에서 역위상 결합전력의 차이를 이용하여 모노 펄스 추적을 수행하므로 오차각 측정절차 및 좌우구분이 용이하다.
제안한 단일채널 모노펄스수신기와 일반적인 3채널 모노펄스수신기의 모노펄스기울기 차이는 표 2의 비교 결과를 통해 평균 방위각방향은 0.03(RMS), 앙각방향은 0.02(RMS)의 차이를 가지므로 수식 (3)의 관계식과 같이 그 값이 거의 동일함을 알 수 있다.
후속연구
따라서, 항공기나 위성과 같이 크기, 무게, 비용, 소모 전력 등이 중요한 플랫폼에 탑재될 경우 획기적인 절감을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
일반적인 모노펄스시스템의 구성은 무엇인가?
모노펄스시스템은 수신신호를 4개의 혼 안테나와 모노펄스비교기를 통해 합신호 및 차신호(방위각방향, 앙각방향)를 형성하고, 합/차 신호의 진폭 비(Monopulse ratio : 모노펄스기울기)를 이용하여 표적을 추적하는 시스템이다. 일반적인 모노펄스시스템은 안테나, 모노펄스비교기, 모노펄스수신기 및 모노펄스처리기로 구성할 수 있으며 수신구조에 따라 3채널, 2채널, 단일채널 모노펄스시스템으로 분류 할 수 있다. 3채널 모노펄스시스템은 합신호, 방위각 차신호, 앙각 차신호에 대하여 각각 모노펄스수신기 및 처리기를 거쳐 모노펄스 추적을 수행하는 시스템이며, 2채널 모노펄스시스템은 방위각/앙각 차신호가 스위칭 되어 모노펄스 추적을 수행하는 시스템이다.
단일채널 모노펄스수신기의 장점은 무엇인가?
본 논문에서 제작한 모노펄스수신기를 적용한 모노펄스시스템은 오차각 측정 속도 및 신호변화에 대한 민감성이 3채널 모노펄스시스템에 비해 단점을 갖지만, 3 채널 수신기 및 신호처리기를 요구하는 3채널 모노펄스 시스템 대비 1채널 수신기를 요구하고 신호처리가 필요 없으므로 수신부 및 처리부의 구조가 간단하며 3채널 모노펄스 시스템과 동일한 기능/성능을 갖는다. 또한, 수신기의 디텍터에 의해 측정한 합 및 차신호의 동위상 결합전력에서 역위상 결합전력의 차이를 이용하여 모노 펄스 추적을 수행하므로 오차각 측정절차 및 좌우구분이 용이하다.
모노펄스시스템이란 무엇인가?
모노펄스시스템은 표적의 오차각 정보를 추출하는 시스템으로써 레이더, 위성통신 및 데이터링크 등의 응용분야에 표적탐지 및 통신신호 추적을 위해 널리 적용 되고 있다. 모노펄스시스템은 수신신호를 4개의 혼 안테나와 모노펄스비교기를 통해 합신호 및 차신호(방위각방향, 앙각방향)를 형성하고, 합/차 신호의 진폭 비(Monopulse ratio : 모노펄스기울기)를 이용하여 표적을 추적하는 시스템이다. 일반적인 모노펄스시스템은 안테나, 모노펄스비교기, 모노펄스수신기 및 모노펄스처리기로 구성할 수 있으며 수신구조에 따라 3채널, 2채널, 단일채널 모노펄스시스템으로 분류 할 수 있다.
참고문헌 (3)
Dean D. Howard, "Tracking Radar," in Radar Handbook, 2d edition. edited by Merrill Skolnik, McGraw-Hill, New York and London, 1990, Chapter 18.
Bassem R. Mahafza, "Radar Systems Analysis and Design Using MATLAB," Chapman & Hall/CRC, 2000.
Hyuk-Ja Kwon, Young-Jin Lee, and Jin-Woo Jung, "A Study on 1-Channel Monopulse Receiver", Journal of The Institute of Electronics and Information Engineers Vol. 51, NO. 1, January 2014.
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