KR101083050B1 - 레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법 - Google Patents

레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일 시뉴어스 안테나의 이중 선형 편파(수평편파, 수직편파) 특성과 하이브리드 커플러를 사용함으로써 수직 편파, 수평 편파, 좌선회 원형 편파 및 우선회 원형 편파를 수신할 수 있는 레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치는, 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파를 수신하는 안테나와; 상기 선형 편파를 제1 및 제2 선형 편파로 분기하는 디바이더와; 상기 제1 편파를 원형 편파로 변환하는 하이브리드 커플러와; 상기 제2 선형 편파 및 상기 원형 편파를 근거로 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 편파를 판별하는 편파 판별부를 포함할 수 있다.

Description

레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR COMPENSATING LADAR SIGNAL AND METHOD THEREOF}
본 발명은 레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 전쟁의 형태는 최신 전자 장비에 의존하는 전자전 형태로 바뀌고 있다. 여러 가지 전자전 장비 중에서 레이더 경보 수신기(radar warning receiver)는 매우 신속하게 위협 레이더의 신호를 식별하고, 위치를 결정하여 전시하는데 사용되는 전용 수신 시스템이다. 이 전용 수신 시스템은 항공기, 함정, 그리고 지상 이동형 차량 등에 탑재되어 플랫폼을 보호하기 위해서 사용된다. 복잡한 전자파 환경에서 레이더 경보 수신기는 광대역에서 다양한 편파를 갖는 레이더 신호를 수신해야 한다. 초기 레이더 경보 수신기에 장착된 기존의 "cavity-backed 스파이럴 안테나"는 한 개의 원형 편파만을 수신해 반대의 원형 편파는 수신할 수 없고 선형 편파의 판별이 불가능하다는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 단일 시뉴어스 안테나의 이중 선형 편파(수평 편파, 수직 편파) 특성과 하이브리드 커플러를 사용함으로써 수직 편파, 수평 편파, 좌선회 원형 편파 및 우선회 원형 편파를 모두 수신할 수 있는 레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치는, 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파를 수신하는 안테나와; 상기 선형 편파를 제1 및 제2 선형 편파로 분기하는 디바이더와; 상기 제1 편파를 원형 편파로 변환하는 하이브리드 커플러와; 상기 제2 선형 편파 및 상기 원형 편파를 근거로 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 편파를 판별하는 편파 판별부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파는 수직 편파 및 수평 편파를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 안테나는 시뉴어스(sinuous) 안테나일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 안테나는, 수직 편파 및 수평 편파를 수신할 수 있는 더블 리지드(Double-Rigid) 혼 안테나일 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 하이브리드 커플러는 상기 제1 편파를 좌선회 원형 편파 및 우선회 원형 편파로 변환할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 하이브리드 커플러는 상기 제1 선형 편파에 90° 위상차를 적용하여 우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파를 발생할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치는, 실시간으로 수신된 레이더 신호의 수직 편파 및 수평 편파를 포함하는 선형 편파를 수신하는 시뉴어스(sinuous) 안테나와; 상기 선형 편파를 제1 및 제2 선형 편파로 분기하는 디바이더와; 상기 제1 편파의 수직 편파 및 수평 편파에 90° 위상차를 적용하여 우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파를 발생하는 하이브리드 커플러와; 상기 제2 선형 편파의 수직 편파 및 수평 편파와 상기 우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파를 근거로 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 편파를 판별하는 편파 판별부를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 방법은, 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파를 수신하는 단계와; 상기 선형 편파를 제1 및 제2 선형 편파로 분기하는 단계와; 상기 제1 편파를 원형 편파로 변환하는 단계와; 상기 제2 선형 편파 및 상기 원형 편파를 근거로 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 편파를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 방법은, 시뉴어스(sinuous) 안테나를 통해 실시간으로 수신된 레이더 신호의 수직 편파 및 수평 편파를 포함하는 선형 편파를 수신하는 단계와; 상기 선형 편파를 제1 및 제2 선형 편파로 분기하는 단계와; 상기 제1 편파의 수직 편파 및 수평 편파에 90° 위상차를 적용하여 우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파를 발생하는 단계와; 상기 제2 선형 편파의 수직 편파 및 수평 편파와 상기 우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파를 근거로 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 편파를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치는, 단일 시뉴어스 안테나의 이중 선형 편파(수평 편파, 수직 편파) 특성과 하이브리드 커플러를 사용함으로써 수직 편파, 수평 편파, 좌선회 원형 편파 및 우선회 원형 편파를 모두 수신할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 4개의 암(arm)을 갖는 시뉴어스 안테나(이중 편파 시뉴어스 안테나 패턴)를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 는 수신 신호의 편파에 따른 안테나의 이득 감쇄표를 나타낸 예시도 이다.
이하에서는, 단일 시뉴어스 안테나의 이중 선형 편파(수평편파, 수직편파) 특성과 하이브리드 커플러를 사용함으로써 수직 편파, 수평 편파, 좌선회 원형 편파 및 우선회 원형 편파를 모두 수신할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치 및 그 방법을 도1 내지 도4를 참조하여 설명한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치는, 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파(linearly polarized wave)(수직 편파 및 수평 편파를 포함함, 이중 선평 편파)를 수신하는 시뉴어스(sinuous) 안테나(10)와; 상기 선형 편파(이중 선형 편파)를 제1 및 제2 선형 편파로 분기하는 디바이더(예를 들면, 2-way divider)(20)와; 상기 제1 편파를 원형 편파(circularly polarized wave)(우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파를 포함함)로 변환하는 하이브리드 커플러(hybrid coupler)(30)와; 상기 제2 선형 편파 및 상기 원형 편파를 근거로 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 편파를 판별하는 편파 판별부(40)로 구성된다.
상기 편파 판별부(40)는 상기 레이더 신호의 세기를 실시간으로 판단한다.
본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치는, 좌선회 원형 편파, 우선회 원형 편파, 수직 편파, 수평 편파를 광대역에서 수신할 수 있다.
도 2는 4개의 암(arm)을 갖는 시뉴어스 안테나(이중 편파 시뉴어스 안테나 패턴)를 나타낸 예시도이다.
도2에 도시한 바와 같이, 서로 직교하는 편파의 빔을 형성시키기 위한 4개의 암들(시뉴어스 패턴을 갖는 암들)(51-54)과; 급전부(60)로 구성된다. 서로 마주보는 암끼리는 180° 위상차를 갖고 급전(feed)된다. 도 2에서 51, 54번 암이 수평편파를 형성한다면 52, 53번 암이 수직 편파를 형성한다. 각 암은 시뉴어스 패턴을 갖으며, 서로 다른 방향을 향한다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 시뉴어스(sinuous) 안테나(10)는 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파(linearly polarized wave)(수직 편파 및 수평 편파를 포함함, 이중 선평 편파)를 수신하고(S11), 그 수신된 레이더 신호의 선형 편파를 상기 디바이더(20)에 출력한다. 상기 시뉴어스 안테나(10)는 유전체 기판 위의 동판을 에칭시켜 제작되며, 흡수체가 삽입된 캐비티(cavity)가 후방으로 방사되는 에너지를 막기 위해 부착될 수도 있으며, 이미 공지된 수직 편파를 수신하는 시뉴어스 안테나 및 수평 편파를 수신하는 시뉴어스 안테나를 결합함으로써 사용될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치의 안테나로서 상기 시뉴어스 안테나뿐만 아니라 이중 선형 편파(수직 편파 및 수평 편파를)를 수신할 수 있는 더블 리지드(Double-Rigid) 혼 안테나가 사용될 수도 있다.
상기 디바이더(20)는 상기 수직 편파 및 수평 편파를 포함하는 선형 편파를 제1 선형 편파 및 제2 선형 편파로 분기하고(S12), 그 분기한 제1 선형 편파 및 제2 선형 편파를 상기 하이브리드 커플러(30)에 출력한다. 예를 들면, 상기 디바이더(20)는 상기 수직 편파 및 수평 편파를 포함하는 선형 편파를 2개의 선형 편파로 분기한다.
상기 하이브리드 커플러(30)는 상기 제1 선형 편파(수직 편파 및 수평 편파를 포함함)에 90° 위상차를 적용하여 원형 편파(우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파를 포함함)를 발생하고(S13), 상기 원형 편파 및 상기 제1 선형 편파를 상기 편파 판별부(40)에 출력한다. 예를 들면, 상기 하이브리드 커플러(30)는 상기 제1 선형 편파에 90° 위상차를 적용하여 우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파를 발생한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치는, 좌선회 원형 편파, 우선회 원형 편파, 수직 편파, 수평 편파를 동시에 광대역에서 수신할 수 있다.
상기 편파 판별부(40)는 상기 제2 선형 편파 및 상기 원형 편파를 근거로 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 편파를 판별한다(S14). 예를 들면, 상기 편파 판별부(40)는 상기 수직 편차(V), 수평 편파(H), 우선회 원형 편파(RHCP) 및 좌선회 원형 편파(LHCP)를 근거로 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 편파를 판별한다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 수직 편차, 수평 편파, 우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파는 각 채널의 이득보상을 위한 저잡음 증폭기를 거친 후 주파수 검출부를 통해 실시간으로 각 채널의 이득을 판별함으로써 현재 수신되는 레이더 신호의 각 채널의 이득값을 비교하여 수신 신호의 편파를 판별할 수도 있다. 상기 수신 신호의 편파를 판별하는 방법 자체는 이미 공지된 기술을 사용할 수 있다.
도 4 는 수신 신호의 편파에 따른 안테나의 이득 감쇄표를 나타낸 예시도 이다.
도4에 도시한 바와 같이, 수신 신호의 편파에 따른 안테나의 이득 감쇄표로서 수신신호의 편파 특성의 따라 각 채널의 이득 차가 발생하며, 이를 주파수 검출부를 이용하여 검출한 후 수신 신호의 편파를 판별한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치는, 시뉴어스 안테나의 이중 선형 편파(수평편파, 수직편파) 특성과 하이브리드 커플러를 사용하여 수직 편파, 수평 편파, 좌선회 원형 편파 및 우선회 원형 편파를 만들어 내어 안테나(10)를 통해 수신된 신호의 편파에 편파에 따른 레벨 차이를 이용해 레이더 수신 신호의 편파를 판별하는 방식을 사용함으로써 모든 편파를 수신할 수 있으며, 이 수신된 신호의 레벨 차이를 이용하여 편파를 판별할 수 있다. 반면, 레이더 신호 수신을 위해 종래에 많이 사용되는 "cavity-backed 스파이럴 안테나"는 하나의 원형 편파만을 수신한다.
또한, 기존의 편파 측정을 위해서는 4개의 각각 다른 편파를 수신하는 안테나가 필요하지만, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치는, 단일 안테나로도 4개의 편파를 전부 수신할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 편파 판별 장치는, 단일 시뉴어스 안테나의 이중 선형 편파(수평편파, 수직편파) 특성과 하이브리드 커플러를 사용함으로써 수직 편파, 수평 편파, 좌선회 원형 편파 및 우선회 원형 편파를 수신할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 시뉴어스 안테나 20 : 디바이더
30 : 하이브리드 커플러 40 : 편파 판별부

Claims (14)

  1. 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파를 수신하는 안테나와;
    상기 선형 편파를 제1 및 제2 선형 편파로 분기하는 디바이더와;
    상기 제1 편파를 원형 편파로 변환하는 하이브리드 커플러와;
    상기 제2 선형 편파 및 상기 원형 편파를 근거로 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 편파를 판별하는 편파 판별부를 포함하고,
    상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파는 수직 편파 및 수평 편파를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호의 편파 판별 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 안테나는,
    시뉴어스(sinuous) 안테나인 것을 특징으로 하는 레이더 신호의 편파 판별 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 안테나는,
    수직 편파 및 수평 편파를 수신할 수 있는 더블 리지드(Double-Rigid) 혼 안테나인 것을 특징으로 하는 레이더 신호의 편파 판별 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드 커플러는,
    상기 제1 편파를 좌선회 원형 편파 및 우선회 원형 편파로 변환하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호의 편파 판별 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드 커플러는,
    상기 제1 선형 편파에 90° 위상차를 적용하여 우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파를 발생하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호의 편파 판별 장치.
  7. 삭제
  8. 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파를 수신하는 단계와;
    상기 선형 편파를 제1 및 제2 선형 편파로 분기하는 단계와;
    상기 제1 편파를 원형 편파로 변환하는 단계와;
    상기 제2 선형 편파 및 상기 원형 편파를 근거로 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 편파를 판별하는 단계를 포함하고,
    상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파는 수직 편파 및 수평 편파를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이더 신호의 편파 판별 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파를 수신하는 단계는,
    시뉴어스(sinuous) 안테나를 통해 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파를 수신하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이더 신호의 편파 판별 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파를 수신하는 단계는,
    수직 편파 및 수평 편파를 수신할 수 있는 더블 리지드(Double-Rigid) 혼 안테나를 통해 상기 실시간으로 수신된 레이더 신호의 선형 편파를 수신하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이더 신호의 편파 판별 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제1 편파를 원형 편파로 변환하는 단계는,
    상기 제1 편파를 좌선회 원형 편파 및 우선회 원형 편파로 변환하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이더 신호의 편파 판별 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 제1 편파를 원형 편파로 변환하는 단계는,
    상기 제1 선형 편파에 90° 위상차를 적용하여 우선회 원형 편파 및 좌선회 원형 편파를 발생하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이더 신호의 편파 판별 방법.
  14. 삭제
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