[논문]모노펄스 센서에 대한 크로스 아이 재밍기법의 각도기만 성능 실험

장연수; 박진태; 이창훈; 김인선; 김기백; 조상왕

doi:10.5515/kjkiees.2018.29.2.146

모노펄스 센서에 대한 크로스 아이 재밍기법의 각도기만 성능 실험
Performance Experiment of the Angle Deception of Cross-Eye Jamming against a Monopulse Sensor 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.29 no.2, 2018년, pp.146 - 149

장연수 (국방과학연구소 제2기술연구본부) , 박진태 (국방과학연구소 제2기술연구본부) , 이창훈 (국방과학연구소 제2기술연구본부) , 김인선 (국방과학연구소 제2기술연구본부) , 김기백 (국방과학연구소 제2기술연구본부) , 조상왕 (LIG넥스원 전자전연구소)

초록
AI-Helper

모노펄스 센서는 수신된 단일 펄스마다 목표물의 각도를 추정한다. 이러한 모노펄스 센서의 각도 추정을 기만하기 위한 방법으로는 크로스 아이 기법이 효과적인 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 크로스 아이 기법의 각도기만 성능을 확인하기 위해 무반향 챔버에 모노펄스 수신 안테나와 크로스 아이 송신기를 이용해 각도기만 시험 환경을 구성한 결과를 소개한다. 그리고 시험 구성을 이용하여 두 개의 크로스 아이 송신기 간격을 변화시키면서 모노펄스 수신 안테나에 인가되는 합 신호와 차 신호의 크기를 측정하고, 그에 해당하는 각도기만 성능을 분석한다.

Abstract ▼ AI-Helper

A monopulse sensor is used to estimate the angle of a target with respect to each received single pulse. It is well known that the cross-eye technique can result in an angle deception effect against monopulse sensors. To verify this effect, we propose a test environment configuration for the angle deception using monopulse receiving antennae and cross-eye transmitters in an anechoic chamber. Using the proposed test environment configuration, we have measured powers of the sum and difference of the signals received by the monopulse receiving antennae when the distance of the two cross-eye transmitters is varied. Finally, the angle deception performance related to the powers of the sum and difference signals was analyzed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 대형 무반향 챔버(anechoic chamber)에 모노펄스 수신 안테나와 크로스 아이 송신기를 설치하여 각도기만 효과 확인을 위한 시험구성안을 소개한다. 그리 고 구성된 시험 환경을 이용하여 두 개의 크로스 아이 송신기 간격에 따라 모노펄스 수신 안테나에 인가되는 합신호와 차신호의 크기를 분석하여 각도기만 성능을 분석한다.
본 논문에서는 모노펄스 수신 안테나와 크로스 아이 송신기를 이용하여 무반향 챔버에서 모노펄스 센서에 대한 각도기만 시험환경을 구축한 결과를 소개하였다. 모노펄스 수신 안테나의 합패턴과 차패턴을 측정하여 추정 각도에 따른 합차비를 분석하였다.
기존 문헌에서는 소규모 챔버에서 모노펄스 센서와 재밍송신 안테나 거리 약 6 m, 크로스 아이 송신기 간격 55 cm로 고정하여 단일 안테나로 시험하였다^[4]. 본 시험에서는 모노펄스 센서와 재밍송신 안테나 거리 약 15 m, 배열안테나를 적용한 크로스 아이 송신기 간격 최대 240 cm로 시험하여 실효성 있는 결과를 얻고자 하였다. 우선 두 개의 혼안테나를 이용하여 모노펄스 수신 안테나를 제작하였다.

제안 방법

본 논문에서는 대형 무반향 챔버(anechoic chamber)에 모노펄스 수신 안테나와 크로스 아이 송신기를 설치하여 각도기만 효과 확인을 위한 시험구성안을 소개한다. 그리 고 구성된 시험 환경을 이용하여 두 개의 크로스 아이 송신기 간격에 따라 모노펄스 수신 안테나에 인가되는 합신호와 차신호의 크기를 분석하여 각도기만 성능을 분석한다.
그리고 모노펄스 수신 안테나에 대해 0° 방향에서 크로스 아이 신호를 인가하였을 때, 기만각도 성능을 분석한다.
그리고 모노펄스 수신 안테나와 0° 방향에서 약 15 m 떨어진 장착대에 크로스 아이 송신기를 설치하였다.
신호 발생기에서 생성된 신호는 180° hybrid coupler를 통해 위상이 0°인 신호와 180°인 신호로 나뉘어 두 송신기로 전달된다. 두 경로에는 phase trimmer를 설치하여 1 차적으로 위상을 보정하고, 한쪽 경로에는 신호세기 제어를 위한 DCA(Digitally Controlled Attenuator)를 설치하였다. 각각의 경로는 4 way divider를 통해 증폭기를 거친 후 4배열 안테나로 인가되며, 4배열 경로에는 세부 위상 조정을 위한 phase trimmer가 각각 연결되어 있다.
모노펄스 수신 안테나의 합차 패턴을 측정한 결과를 나타내고, 추정 각도에 따른 합차비를 분석한다. 그리고 모노펄스 수신 안테나에 대해 0° 방향에서 크로스 아이 신호를 인가하였을 때, 기만각도 성능을 분석한다.
본 논문에서는 모노펄스 수신 안테나와 크로스 아이 송신기를 이용하여 무반향 챔버에서 모노펄스 센서에 대한 각도기만 시험환경을 구축한 결과를 소개하였다. 모노펄스 수신 안테나의 합패턴과 차패턴을 측정하여 추정 각도에 따른 합차비를 분석하였다. 신호세기 및 위상보정이 가능한 4배열 구조의 크로스 아이 송신기를 제작하였으며, 챔버의 장착대에 송신기 간 거리 이동이 용이하도록 설치하였다.
시험에서는 크로스아이 시험 효과도 확보를 위해 위상차 ○° 및 진폭비 ○ dB 이내로 보정하여 시험 진행하였다.
모노펄스 수신 안테나의 합패턴과 차패턴을 측정하여 추정 각도에 따른 합차비를 분석하였다. 신호세기 및 위상보정이 가능한 4배열 구조의 크로스 아이 송신기를 제작하였으며, 챔버의 장착대에 송신기 간 거리 이동이 용이하도록 설치하였다. 제작된 모노펄스 수신 안테나와 크로스 아이 송신기를 대형 무반향 챔버에 배치하여 송수신 시험을 수행하였고, 크로스 아이 송신기의 이격 거리에 따른 모노펄스 수신 신호의 합차비를 측정하였다.
우선 두 개의 혼안테나를 이용하여 모노펄스 수신 안테나를 제작하였다.
신호세기 및 위상보정이 가능한 4배열 구조의 크로스 아이 송신기를 제작하였으며, 챔버의 장착대에 송신기 간 거리 이동이 용이하도록 설치하였다. 제작된 모노펄스 수신 안테나와 크로스 아이 송신기를 대형 무반향 챔버에 배치하여 송수신 시험을 수행하였고, 크로스 아이 송신기의 이격 거리에 따른 모노펄스 수신 신호의 합차비를 측정하였다. 측정 결 과, 크로스 아이 송신기의 이격 거리가 80 cm 이상일 때 모노펄스 수신 안테나에서 추정하는 각도 오차가 7° 이상으로 발생하는 것을 확인하였다.
크로스 아이 송신기 간격은 60 cm부터 240 cm까지 20 cm 간격으로 시험을 수행하였다. 표 1과 그림 6을 이용하여 크로스 아이 신호로 인한 모노펄스 수신 안테나의 각도 추정 오차를 분석할 수 있다.
그림 4 에는 크로스 아이 송신기 장착대를 나타내었다. 크로스 아이 송신기 장착대는 두 개의 크로스 아이 송신 안테나의 간격을 조정하기 용이하도록 프로파일 형태의 바를 이용하여 구성하였다.

대상 데이터

모노펄스 수신 안테나는 3 dB 빔폭 약 20°인 혼 안테나를 선정하였다.
시험 구성은 길이 20 m급 무반향 챔버에서 이루어졌다. 기존 문헌에서는 소규모 챔버에서 모노펄스 센서와 재밍송신 안테나 거리 약 6 m, 크로스 아이 송신기 간격 55 cm로 고정하여 단일 안테나로 시험하였다^[4].

성능/효과

본 논문에서 제시한 시험 환경 및 측정 결과를 통해 크로스 아이 기법의 각도기만 효과를 실험적으로 확인하였으며, 실제 무기체계 구현 시 고려해야 할 사항들을 식별 할 수 있었다. 이러한 결과는 향후 모노펄스 방식을 사용하는 위협에 대한 재밍 시스템을 개발할 때 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
측정 결 과, 크로스 아이 송신기의 이격 거리가 80 cm 이상일 때 모노펄스 수신 안테나에서 추정하는 각도 오차가 7° 이상으로 발생하는 것을 확인하였다.

후속연구

크로스 아이 송신기의 간격이 60 cm 이하일 때는 각도 오차 발생 정도가 현저히 저하되는 현상이 나타났다. 이는 추후 크로스 아이를 활용한 재밍 시스템을 개발할 경우 상호간섭 완화 등의 조치가 필요할 것으로 판단된다.
본 논문에서 제시한 시험 환경 및 측정 결과를 통해 크로스 아이 기법의 각도기만 효과를 실험적으로 확인하였으며, 실제 무기체계 구현 시 고려해야 할 사항들을 식별 할 수 있었다. 이러한 결과는 향후 모노펄스 방식을 사용하는 위협에 대한 재밍 시스템을 개발할 때 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	모노펄스 센서의 특징은?	모노펄스 센서는 다수의 안테나를 틀어진 각도로 배치하여 구성하며, 목표물 반사 신호가 각 안테나로 수신될 때 서로 다른 안테나 이득과 위상값을 가지게 되는 현상 을 이용한다. 모노펄스 센서는 반사 신호의 매 펄스마다 각 안테나로부터 수신된 합과 차를 비교하여 목표물의 각도를 추정할 수 있다[1],[2].
	모노펄스 센서의 역할은 무엇인가?	모노펄스 센서는 다수의 안테나를 틀어진 각도로 배치하여 구성하며, 목표물 반사 신호가 각 안테나로 수신될 때 서로 다른 안테나 이득과 위상값을 가지게 되는 현상 을 이용한다. 모노펄스 센서는 반사 신호의 매 펄스마다 각 안테나로부터 수신된 합과 차를 비교하여 목표물의 각도를 추정할 수 있다[1],[2]. 모노펄스 센서로부터 아군의 전투기 및 함정을 보호하기 위한 방법으로는 재밍(jamming) 이 있으며, 재밍 기법 중에서도 각도기만이 효과적이다[3].
	크로스 아이 기법이 어떻게 왜곡 현상을 발생시키는가?	크로스 아이 기법 은 모노펄스 센서의 신호를 이격된 두 개의 송신기를 이 용하여 방사하는 재밍기법이다. 이때, 두 송신기 간의 위 상차를 180도로 만들어 모노펄스 센서 수신부에 전파면 왜곡 현상을 발생시킨다. 크로스 아이로 인한 신호는 모노펄스 센서의 수신 합과 차의 값을 변화시켜 각도 오차 를 유발한다.

참고문헌 (5)

S. M. Sherman, Monopulse Principles and Techniques, Artech House, 1984.
양성욱, 박동민, 나영진, “추적 레이다용 Dual-band 모노펄스 수신기,” 한국전자파학회논문지, 17(8), pp. 767-772, 2006년 8월.
F. Neri, “Anti-monopulse jamming techniques,” in Proceedings of the 2001 SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and Optoelectronics Conference, Belem, 2001, vol. 2, pp. 45-50.
10.1109/TAES.2011.5705704 W. P. duPlessis, J. W. Odendaal, and J. Joubert, “Experimental simulation of retrodirective cross-eye jamming,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 47, no. 1, pp. 734-740, Jan. 2011. 10.1109/TAES.2011.5705704

상세보기
M. Skolnik, Introduction to Radar Systems, US, McGraw-Hill, 1980.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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