[논문]소형 밀리미터파 추적 레이다용 모의신호 발생장치 개발

김홍락; 박승욱; 우선걸; 김윤진

doi:10.7236/jiibc.2019.19.3.157

소형 밀리미터파 추적 레이다용 모의신호 발생장치 개발
Development of Simulated signal generator for Small Millimeter-wave Tracking Radar 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.19 no.3, 2019년, pp.157 - 163

김홍락 (LIG넥스원(주) 감시정찰연구소) , 박승욱 (LIG넥스원(주) 감시정찰연구소) , 우선걸 (LIG넥스원(주) 감시정찰연구소) , 김윤진 (LIG넥스원(주) 감시정찰연구소)

초록
AI-Helper

대함용 소형 밀리미터파 추적 레이다는 저속으로 기동 중인 큰 RCS를 갖는 바다위의 함정 표적에 대하여 TWS(Track While Scan) 방식을 통하여 실시간으로 표적을 탐색, 탐지 하여 추적하는 펄스 방식의 레이더이다. 본 논문에서는 소형 밀리미터파 추적 레이다의 성능을 실험실 무반향 챔버 환경에서 확인하기 위한 모의신호 발생장치 개발에 대하여 서술한다. 추적 레이다용 모의신호를 생성하기 위한 요구사항과 요구사항을 충족하기 위한 모의신호 발생장치의 하드웨어 구성과 추적 레이다와 연동하여 시험을 하고 성능을 분석하기 위한 GUI 프로그램을 기술하고 성능시험을 통해 구현한 모의신호 발생장치를 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

A small millimeter-wave tracking radar is a pulse radar that searches, detects, and tracks a target in real time through a TWS (Track While Scan) method on a sea-going traps target with a large RCS running at low speed. This paper describes the development of a simulated signal generator to verify the performance of a small millimeter wave tracking radar in laboratory anechoic chamber environment. We describe a GUI program for testing and performance analysis in conjunction with hardware configuration and tracking radar, and verified the simulated signal generator implemented through performance test.

주제어

표/그림 (17)

그림 그림 1. 추적 레이다 성능시험 SET Fig. 1. Tracking Radar Performance Test SET
그림 그림 2. 모의신호 발생장치 구성 Fig. 2. Simulated Signal Generation Unit Configuration
그림 그림 3. 모의신호전원공급부 구성 Fig. 3. Simulated Signal Power Supply Configuration
그림 그림 4. 제어보드 구성 Fig. 4. Control Board Configuration
그림 그림 5. 제어보드 Fig. 5. Control Board
표 표 1. 모의신호발생장치 주요 사양 Table 1. Simulated signal generator Unit Main Spec.
그림 그림 6. 거리 지연 신호 Fig. 6. Delayed Range Signal
그림 그림 7. LFM 신호 Fig. 7. LFM Signal
그림 그림 8. 주파수합성기 형상 Fig. 8. Frequency Synthesizer
그림 그림 9. 모의신호생성부 블록도 Fig. 9. Simulated Signal Generation Part Block Diagram
그림 그림 10. 통제제어 소프트웨어 Fig. 10. Control Software
그림 그림 11. 모의신호발생장치 Fig. 11. Simulated Signal Generator
그림 그림 12. 모의 표적 신호 감쇄 TESTFig. 12. Simulated Target Signal Attenuation TEST
그림 그림 13. 모의 광대역 잡음 재밍 신호 감쇄 TEST Fig. 13. Simulated Broad Band Noise Jamming Signall Attenuation TEST
그림 그림 14. 도플러 신호 가변 TEST Fig. 14. Doppler Signal Variable TEST
그림 그림 15. 무반향 챔버 레이더 성능시험 Fig. 15. Anechoic Chamber Radar Performance TEST
그림 그림 16. 레이더 성능 결과 Fig. 16. Radar Performance Result

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

본 논문에서는 레이다와 연동되는 제어부, DDS를 이용하여 동기된 모의신호를 생성하기 위한 모의신호제어부 및 생성된 신호를 제어하여 원하는 모의표적을 발생하는 모의표적생성부에 대하여 제안한다. 전체 모의신호 생성의 단계별 레이다로부터 운영되는 동기된 신호를 받으면 그 정보를 이용하여 제어보드에서 DDS를 제어하여 원하는 신호가 생성되면 모의표적 생성부에서 증폭, 필터링, 스위칭, 믹싱 등을 통하여 원하는 시나리오의 모의표적을 생성하는 방법을 제안한다.
본 논문에서는 소형 밀리미터파 추적 레이다를 실험실 환경에서 시험하기 위하여 소요되는 모의신호발생장치를 개발하였다. 저가 소형 랙 형태로 제작하기 위하여 파형 발생을 위하여 DDS를 적용하였으며 레이다 시험을 위한 모의 표적 신호와 ECM 신호 생성하도록 설계 및 제작하였다.

제안 방법

표적의 속도정보인 도플러 신호를 생성하기 위하여 제어보드 내부에 별도의 DDS를 두고 구현하였다. 또한 노이즈 재밍신호를 위하여 별도의 광대역 노이즈 소스를 적용하여 시나리오별로 운영하였으며 전용 시험장비에 적용하여 레이다 성능시험을 통하여 결과를 확인하였다.
저가 소형 랙 형태로 제작하기 위하여 파형 발생을 위하여 DDS를 적용하였으며 레이다 시험을 위한 모의 표적 신호와 ECM 신호 생성하도록 설계 및 제작하였다. 레이다에서 받은 운영 주파수 정보로 DDS를 제어하기 위한 제어보드는 ARM9 CUP와 XILINX FPGA를 적용하여 구현하였다. 표적의 속도정보인 도플러 신호를 생성하기 위하여 제어보드 내부에 별도의 DDS를 두고 구현하였다.
모의신호전원공급부의 출력신호는 원형컨넥터를 적용하여 장착의 용이성과 케이블 접촉의 신뢰성을 확보하였다.
모의신호제어부와 모의신호생성부에 전원을 공급하는 장치로 상용 전원공급기 2개를 이용하여 제작하였다. 그림3과 같이 모의신호제어부와 모의신호 생성부에는 각 전원을 분리하여 모의신호제어부의 디지털 잡음이 모의 신호생성부에 영향을 주지 않도록 하였다.
그림 13은 광대역 노이즈 재밍 신호로 감쇄 제어가 잘되고 있음을 확인할 수 있었다. 실제 레이다 테스트에서는 거리별 해당하는 감쇄값을 적용하여 Burn Through Range에 대한 시험을 수행한다. 그림 14은 HPRF 파형에서 표적과의 상대속도 변화에 대한 추적 성능을 확인하기 위한 도플러 가변 시험으로 원하는 속도로 가변이 되고 있음을 확인할 수 있었다.
자체 성능확인은 레이다에서 오는 주파수 정보와 타이밍 정보 신호를 GUI 프로그램을 통하여 자체 점검 모드에서 정해진 주파수와 타이밍으로 성능 확인을 하였다. 그림 12는 펄스 신호에 대한 모의 표적 신호의 감쇄 TEST로 원하는 결과를 얻었다.
본 논문에서는 소형 밀리미터파 추적 레이다를 실험실 환경에서 시험하기 위하여 소요되는 모의신호발생장치를 개발하였다. 저가 소형 랙 형태로 제작하기 위하여 파형 발생을 위하여 DDS를 적용하였으며 레이다 시험을 위한 모의 표적 신호와 ECM 신호 생성하도록 설계 및 제작하였다. 레이다에서 받은 운영 주파수 정보로 DDS를 제어하기 위한 제어보드는 ARM9 CUP와 XILINX FPGA를 적용하여 구현하였다.
본 논문에서는 레이다와 연동되는 제어부, DDS를 이용하여 동기된 모의신호를 생성하기 위한 모의신호제어부 및 생성된 신호를 제어하여 원하는 모의표적을 발생하는 모의표적생성부에 대하여 제안한다. 전체 모의신호 생성의 단계별 레이다로부터 운영되는 동기된 신호를 받으면 그 정보를 이용하여 제어보드에서 DDS를 제어하여 원하는 신호가 생성되면 모의표적 생성부에서 증폭, 필터링, 스위칭, 믹싱 등을 통하여 원하는 시나리오의 모의표적을 생성하는 방법을 제안한다. 끝으로 모의신호의 측정을 통하여 시험 결과를 제시한다.
레이다에서 받은 운영 주파수 정보로 DDS를 제어하기 위한 제어보드는 ARM9 CUP와 XILINX FPGA를 적용하여 구현하였다. 표적의 속도정보인 도플러 신호를 생성하기 위하여 제어보드 내부에 별도의 DDS를 두고 구현하였다. 또한 노이즈 재밍신호를 위하여 별도의 광대역 노이즈 소스를 적용하여 시나리오별로 운영하였으며 전용 시험장비에 적용하여 레이다 성능시험을 통하여 결과를 확인하였다.

후속연구

평가전 모든 성능을 확인하기 위하여 실 표적을 대상으로 자체 성능 확인을 하기에는 기간, 비용 뿐만 아니라 다른 많은 제약조건들이 발생한다. 이를 보완하기 위하여 무반향 챔버 환경에서 실 표적과 유사한 모의신호를 이용한 성능 시험이 이루어 진다.^[1][2][3]

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	레이다 모의신호 생성 시 DRFM을 적용할 때의 장단점은?	레이다 모의신호를 생성하기 위하여 DRFM(Digital Radio Frequency memory)를 적용하거나[8][9][10] , DDS를 이용하기도 한다. DRFM을 적용할 경우 여러채널에 대하여 다양한 모의신호를 생성할 수 있지만 비용이 많이 증가하는 단점이 있다.
	대함용 소형 밀리미터파 추적 레이다란?	대함용 소형 밀리미터파 추적 레이다는 저속으로 기동 중인 큰 RCS를 갖는 바다위의 함정 표적에 대하여 TWS(Track While Scan) 방식을 통하여 실시간으로 표적을 탐색, 탐지 하여 추적하는 펄스 방식의 레이더이다. 본 논문에서는 소형 밀리미터파 추적 레이다의 성능을 실험실 무반향 챔버 환경에서 확인하기 위한 모의신호 발생장치 개발에 대하여 서술한다.
	레이다 모의신호를 생성하기 위한 방법은?	레이다 모의신호를 생성하기 위하여 DRFM(Digital Radio Frequency memory)를 적용하거나[8][9][10] , DDS를 이용하기도 한다. DRFM을 적용할 경우 여러채널에 대하여 다양한 모의신호를 생성할 수 있지만 비용이 많이 증가하는 단점이 있다.

참고문헌 (17)

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저자의 다른 논문 :

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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