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능동위상배열 레이더 부배열 수신기 설계
Design of Sub-array Receiver for Active Phase Array Radar 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.23 no.5, 2019년, pp.568 - 573  

이희민 (Radar.PGM R&D Division, Hanwha Systems) ,  김도훈 (Radar.PGM R&D Division, Hanwha Systems) ,  한일탁 (Agency for Defense Development)

초록
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최신의 레이더는 동시에 다양한 다수의 표적을 탐색하고, 추적하며, 외부 재밍신호를 회피할 수 있는 다기능레이더 형태로 발전하고 있다. 이러한 다기능레이더 요구사항을 만족시키기 위해서 레이더 안테나는 실시간 빔조향 뿐만 아니라 동시에 다중 빔을 형성하고, 특정 방향에 대해 수신빔 제거 등 디지털 빔 형성이 가능한 능동위상배열 안테나 형태로 구현된다. 본 논문에서는 디지털 빔 형성이 가능한 부배열 타입 배열안테나의 하드웨어 구현방안에 대해 기술하였다. 또한 배열수신빔 형성시 부엽 준위를 낮추기 위한 안테나 개구면 진폭 가중치 적용방법에 따른 부배열 수신기 설계 방법을 제시하고, 진폭 가중치 적용방법에 따른 G/T 성능을 비교하였다. 또한 설계된 부배열 마다 부배열 수신기 동적 영역에 대해 분석하고, 디지털 빔형성기의 정렬 및 보정에 더 유리한 하드웨어 구현 방안을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Modern Radars are evolving into MFRs which can search multiple targets simultaneously and then track them. Additionally they should be able to avoid some external jamming signals. Applying to these MFRs, Antennas should be able to perform DBF including to not only real-time beam steering but also mu...

주제어

#다기능레이더   #능동위상배열안테나   #부배열 수신기   #디지털빔형성  

표/그림 (13)

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 배열안테나의 가중치 선정, 부배열 설계 최적화는 시스템이 요구하는 안테나 패턴에 따라 결정되는 항목이므로 본 논문에서는 주어진 가중치와 부배열에 대해 수신기를 설계하고자 한다. 수신 안테나의 주요 요구사항은 표 1과 같다.
  • 본 논문에서는 능동위상배열안테나 중에 아날로그 빔형성과 디지털 빔형성이 조합된 형태인 하이브리드 형태의 부배열 타입 배열안테나에서 부엽을 효과적으로 저하시키면서 디지틸 빔형성시 하드웨어 차이로 인해 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있는 방법에 대해 기술하였다.
  • 본 논문에서는 배열안테나의 진폭 가중치를 구현하는 방법에 관해 기술하고, 가중치가 적용된 경우의 부배열 수신기 설계시 고려사항에 관해 기술하고자 한다. 
  • 다기능 레이더에 사용하는 위상배열 안테나의 복사 소자 수는 경우에 따라 수 천개 이상으로 구성한다. 본 논문에서는 천개 이상의 복사소자로 구성된 그림 3과 같은 배열안테나에 대해 부배열 수신기를 설계하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다기능레이더의 안테나의 특징은? 다기능레이더의 안테나는 다수 표적을 동시에 탐색하고 추적 전환하기에 충분히 빠른 빔 전환 시간이 필요하다. 이러한 요구사항을 만족하기 위해 위상배열안테나는 디지털빔 조향 방식으로 발전하고 있다.
다기능 레이더의 준비과정은? 최근의 레이더는 동시에 다양한 다수의 표적을 탐색 및 추적할 수 있는 다기능 레이더 형태로 개발되고 있다[1-3]. 이러한 다기능 레이더에 필요한 기능을 수행하기 위해 안테나는 실시간 빔조향 뿐만 아니라 동시에 다중빔을 형성하고, 특정 방향에 대해 수신빔 제거 등 디지털 빔 형성이 가능한 능동위상배열 안테나 형태로 구현한다. 
ADC 기준으로 동작할때의 문제점은? ADC 기준으로 같은 동작 범위에서 동작하도록 이득 제어값을 반영하여 부배열 수신기를 설계하면, 아날로그 수신이득이 부배열마다 달라진다. 이렇게 전체 부배열 수신기의 하드웨어 일치성이 유지되지 못하면 부배열 채널별로 오차성분이 발생할 확률이 높아져 보정이 어려워지고, 디지털빔 형성기에서 디지털 빔 형성시 성능 저하를 유발할 수 있다[6].
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참고문헌 (7)

  1. H. M. Yi, B. C. Jun, and B. H. Lee, "Miniaturization Development of Transmit/Receive Module using a 10W MEMS switch," in Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 20, no. 12, pp. 2417-2424, Dec. 2016. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. K. Y. Jung, "Long-range Multi-function Radar for combat technology trend and development direction," in The Proceedings of the Korea Electromagnetic Engineering Society, vol. 25, no. 2, pp. 21-29, Mar. 2014. 

  3. H. M. Yi, J. H. Choi, and I. T. Han, "Development of the Frequency Synthesizer for Multi-function Radar," in Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 22, no. 8, pp. 1099-1106, Aug. 2018. 

  4. J. J. Lee, "G/T and Noise Figure of Active Array Antenna," in IEEE Transactions on Antenna Propagation, vol. 41, no. 2, pp. 241- 244, Feb. 1993. 

    상세보기 crossref

  5. T. H. Kim, B. G. Choi, H. Y. Lee, and C. S. Cho, "Receiver Gain of Active Phased Array Radar-Dependence on ADC Characteristic," in Journal of the Korea Electromagnetic Engineering Society, vol. 20, no. 1, pp. 52-59, Jan. 2009. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. W. L. Melvin, and J. A. Scheer, Advanced Principles of Modern Radar : vol. II Advanced Techniques, Edison, NJ: SciTech Publishing, 2014. 

  7. Analog Device. Attenuators-Digital-SMT HMC472A Data Sheet [Internet]. Available: http://www.analog.com/en/products/hmc472a.html#product-overview. 

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