KR101222050B1 - 합성개구레이더 - Google Patents

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KR101222050B1
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허문만
김성주
정상원
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삼성탈레스 주식회사
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Abstract

합성개구레이더가 개시된다. 합성개구레이더는 서로 독립적이고 각각의 위상중심을 가지는 제1 및 제2 안테나; 제1 안테나와 연결되며, 이격위상중심안테나 알고리즘을 위한 제1 안테나의 수신단자를 포함하는 제1 분배기; 제2 안테나와 연결되며, 이격위상중심안테나 알고리즘을 위한 제2 안테나의 수신단자를 포함하는 제2 분배기; 제1 분배기 및 제2 분배기와 각각 연결되며, Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 위하여 차 채널을 Δ 수신단자로 포함하는 매직-T; 및 매직-T의 합 채널과 연결되며, Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 위한 Σ 수신단자와, 이격위상중심안테나 알고리즘 및 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘 모두를 위한 Σ 송신단자를 포함하는 RF 순환기;를 포함한다.

Description

합성개구레이더{Syntehtic aperture radar}
본 발명은 지상이동표적탐지를 위한 합성개구레이더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 2가지의 알고리즘 적용이 가능한 하드웨어 구조를 가진 합성개구레이더에 관한 것이다.
합성개구레이더는 안테나를 통해서 지상으로 전파를 송신하고 되돌아오는 반사파를 이용하여 지표면의 2차원 영상을 만들어 내는 레이더이다. 주로 정찰위성이나 유·무인항공기에 장착되어 정찰, 관측, 측량, 자원탐사가 필요한 넓은 지역의 고해상도 영상을 만들어낸다. 전파를 이용하는 레이더는 광학 카메라와는 달리, 아주 먼 거리의 영상도 얻을 수 있으며 구름이나 날씨 조건과는 상관없이 영상을 얻을 수 있는 장점을 가진다.
일반적인 레이더가 물체를 탐지하거나 추적하는 것과는 달리, 합성개구레이더는 실제와 동일하거나 거의 유사한 형태의 영상을 얻어야 하기 때문에, 상당히 먼 거리에 있는 물체의 형태를 정확하게 구별하여야 하며, 이를 위해 상당히 높은 해상도를 필요로 한다.
레이더가 높은 해상도를 얻기 위해서는 안테나 복사패턴의 빔폭이 좁아야 하며, 따라서 안테나의 물리적 크기가 매우 커야하지만, 비행체에 포함되는 제한적 상황에서 안테나의 크기를 크게 하는 것은 현실적으로 불가능하다.
그러므로 일정한 크기의 안테나를 비행체로 특정 거리만큼 이동시킴으로써 안테나의 개구면을 크게 합성하여 물리적으로 큰 안테나와 동일한 해상도를 얻을 수 있는데, 이러한 원리로 동작하기 때문에 합성개구레이더라고 불린다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지상이동표적탐지를 위한 서로 다른 알고리즘을 동시에 적용할 수 있는 합성개구레이더를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 합성개구레이더의 일 예는, 서로 독립적이고 각각의 위상중심을 가지는 제1 및 제2 안테나; 상기 제1 안테나와 연결되며, 이격위상중심안테나 알고리즘을 위한 상기 제1 안테나의 수신단자를 포함하는 제1 분배기; 상기 제2 안테나와 연결되며, 이격위상중심안테나 알고리즘을 위한 상기 제2 안테나의 수신단자를 포함하는 제2 분배기; 상기 제1 분배기 및 상기 제2 분배기와 각각 연결되며, Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 위하여 차 채널을 Δ 수신단자로 포함하는 매직-T(magic-T); 및 상기 매직-T의 합 채널과 연결되며, Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 위한 Σ 수신단자와, 이격위상중심안테나 알고리즘 및 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘 모두를 위한 Σ 송신단자를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 합성개구레이더의 다른 일 예는, 내부 중간부분에 단락막을 포함하는 적어도 하나 이상의 구형도파관으로 구성된 슬롯도파관배열안테나; 상기 단락막을 기준으로 분리된 상기 슬롯도파관배열안테나의 두 영역의 구형도파관에 각각 연결되어 급전하는 제1 및 제2 급전도파관; 상기 제1 및 제2 급전도파관에 각각 연결된 제1 및 제2 분배기; 상기 제1 및 제2 분배기와 각각 연결되는 매직-T; 및 상기 매직-T와 연결된 RF 순환기;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 지상이동표적탐지 방법인 이격위상중심안테나와 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 동시에 적용할 수 있으므로, 조건에 따라 유리한 어느 한 방법의 적용이 가능하다. 또한 지상이동표적탐지를 통해 전차, 군용트럭, 자동차 등과 같은 지상의 움직이는 표적을 탐지하여 획득된 2차원 영상에 주기적으로 표시함으로써, 적기동 무기들의 움직임을 파악하여 아군의 작전에 도움을 줄 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 합성개구레이더의 운용 개념을 도시한 도면,
도 2는 지상이동표적탐지를 위하여 이격위상중심안테나를 사용하는 합성개구레이더의 일 예를 도시한 도면,
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 이격위상중심안테나를 이용하는 합성개구레이더의 지상이동표적탐지 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 4는 지상이동표적탐지를 위한 시공간적응처리 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 5는 시공간적응처리 알고리즘을 이용하여 특정한 도플러 주파수를 갖는 신호를 추출하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 6은 합성개구레이더가 지상이동표적탐지를 위해 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 적용하기 위한 하드웨어 구조의 일 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 합성개구레이더의 안테나 부분의 일 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 합성개구레이더 안테나 장치의 일 예를 도시한 도면,
도 9는 도 8의 합성개구레이더의 후면을 도시한 도면,
도 10 내지 도 14는 본 발명에 따른 안테나의 복사패턴 성능을 도시한 도면, 그리고,
도 15는 본 발명에 따른 합성개구레이더 시스템의 일 예를 도시한 블록도이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 합성개구레이더에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 합성개구레이더의 운용 개념을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 합성개구레이더는 비행체(100)에 실려서 운용되며, 일정한 크기의 안테나(102)를 갖는다. 실제 안테나는 비행체의 내부나 외부 레이돔에 의해 둘러싸여 있으나, 본 도면에서는 설명을 위해 외부에 노출되어 있는 것으로 도시하였다. 비행체(100)는 미리 정해진 일정한 비행경로(110)를 따라서 이동하며, 이때 합성개구레이더는 비행체의 이동과 관계없이 동일한 지역(120)을 관측한다. 따라서 실제 안테나(102)는 비교적 작은 물리적 크기를 갖지만, 비행체(100)의 이동에 따라 매우 큰 전자기적 안테나를 크기(130), 즉 개구면을 합성하게 된다. 그러므로 안테나 복사패턴의 빔폭을 매우 좁게 만들 수 있기 때문에 합성개구레이더는 매우 높은 해상도를 갖게 되며, 상당히 먼 거리의 물체도 정확하게 구별할 수 있는 세밀한 관측영상을 얻을 수 있다.
또한 관측지역에 전차, 군용트럭, 자동차 등과 같은 움직이는 물체(150)가 있는 경우에, 합성개구레이더는 특별한 신호처리 알고리즘을 적용하여 지상이동표적을 탐지하고 관측된 영상(140)에 별도(160)로 표시한다. 이 기능을 지상이동표적탐지(ground moving target indicator, GMTI) 기능이라 부르며, 영상획득 기능과 함께 합성개구레이더의 주요 기능이다.
지상이동표적탐지를 위하여, 이격위상중심안테나(displaced phase center antenna, DPCA)를 이용하거나 시공간적응처리(space time adaptive process, STAP) 알고리즘을 사용할 수 있다.
도 2는 지상이동표적탐지를 위하여 이격위상중심안테나를 사용하는 합성개구레이더의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전체 안테나는 동일한 구조의 독립적인 2개 안테나(200a,200b)가 연결되어 구성되며, 각 안테나(200a,200b)는 독립적인 2개의 단자를 가진다. 각 안테나의 단자는 각 RF 순환기(210a,210b)와 연결된다. 각 RF 순환기(210a,210b)는 수신단자 및 송신단자와 각각 연결되어 송수신경로를 분리한다. 2개의 안테나(200a,200b)는 각 RF 순환기(circulator)(210a,210b)와 연결된 수신단자를 통해 각각 독립적인 수신기(미도시)에 연결된다. 각 RF 순환기(210a,210b)의 송신단자는 분배기(220)와 연결되어 1 개의 송신경로를 가지며 송신기(미도시)에 연결된다.
따라서 송신단자와 연결된 송신기(미도시)로부터 공급되는 레이더의 송신신호는 분배기(220)에 의해 2개 경로로 분배되어 2개의 안테나(200a,200b)에 동시에 공급되어 전체 안테나로 공중에 복사한다. 그리고 지상으로부터 반사되어 돌아오는 레이더의 수신신호는 독립적인 2개 안테나(200a,200b)로 각각 따로 수신된다.
안테나로부터 복사되는 전파는 원전계 영역(far-field region)에서 평면파(plane wave)의 형태를 보이며, 안테나는 부피가 없는(volumneless) 하나의 점(point source)의 형태로 간주된다. 이는 하나의 점을 중심으로 전방향으로 복사되는 구면파(spherical wave) 형태의 전파는 중심에서 상당히 먼 거리에서 평면파로 변형되기 때문이다. 이는 반지름이 작은 원은 원형의 모양이지만 반지름이 매우 큰 원은 어떤 부분에서는 직선으로 보이는 것과 같은 원리이다. 이때 전파가 시작되는 중심의 점을 그 안테나의 위상중심(phase center)(230a,230b)이라고 한다. 그러므로 도 2에서 2개의 서로 독립적인 안테나는 2개의 서로 다른 위상중심(230a,230b)을 가지며, 이 위상중심은 일정거리만큼 이격되어 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 이격위상중심안테나를 이용하는 합성개구레이더의 지상이동표적탐지 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 레이더의 송신신호는 전체 안테나(200a,200b)를 통해서 송신되며 수신신호는 각각의 2개 안테나(200a,200b)로 독립적으로 수신된다. 합성개구레이더는 어떤 시점에서 안테나2(200b)로 관측지역(300)의 반사신호를 수신한다. 이때 대부분의 신호는 건물, 다리, 나무, 강 등의 고정된 물체로부터 반사되어 나오는 신호이기 때문에 도플러 효과에 의하여 도플러 주파수가 0이 되지만, 만약 움직이는 표적(310)이 있다면 그 속도에 따른 특정한 도플러 주파수를 갖는 신호가 존재한다. 그러나 고정된 물체에서 반사되는 신호의 크기가 움직이는 물체(310)에서 반사되는 신호의 크기보다 훨씬 더 크기 때문에, 움직이는 물체(310)로부터 반사되는 신호를 추출하여 그 표적의 위치를 알아내기는 사실상 불가능하다.
그러므로 비행체의 진행경로에 따라 동일한 관측지역을 안테나2(200b)의 바로 옆에 있는 안테나1(200a)로 다시 한 번 수신한다. 그러면 도 3a의 경우와 동일한 고정 표적(310)으로부터 반사된 동일한 신호가 안테나1(200a)로 수신되고, 이와 함께 움직이는 표적으로부터 반사되는 신호도 함께 수신된다. 다만 움직이는 표적(310)의 경우 수신되는 시점의 차이에 의해서 도 3a의 경우와는 다른 위치에서 다른 도플러 주파수를 갖게 된다. 따라서 안테나1(200a)의 수신신호와 안테나2(200b)의 수신신호를 빼주면 고정표적으로부터 반사되는 신호는 없어지고, 이동표적(310)으로부터 반사된 수신신호만 남게 된다. 이 수신신호로 이동표적(310)의 유무와 그 위치에 대한 정보를 추출할 수 있다.
도 4는 지상이동표적탐지를 위한 시공간적응처리 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 합성개구레이더가 시공간적응처리 방법을 사용하기 위해서는 일반적으로 n×m의 배열안테나(400a,400b)가 필요하다. 합성개구레이더의 기본 동작원리에 따라, 배열안테나(400a,400b)는 비행체에 의해서 이동하면서 반복적으로 동일한 관측지역(420)에 전파를 송수신하여 영상을 획득한다. 이때 배열안테나(400a,400b)의 모든 소자안테나에서 각각 독립적으로 반사신호(410a,410b)를 수신하여 데이터를 저장한다. 즉 어떤 시점에서 배열안테나의 각 소자안테나는 각각의 위치에서 독립적으로 데이터를 수신하며, 다른 시점에서 배열안테나의 각 소자안테나는 각각의 위치에서 독립적으로 다시 데이터를 수신한다.
시공간적응처리 방법은 시간상에서 반복적 수신된 서로 다른 데이터들과 공간상에서 반복적 수신된 서로 다른 데이터들을 처리하여 이동표적을 탐지한다. 수신된 시공간 데이터들은 건물, 다리, 나무, 강 등의 고정된 물체로부터 반사되어 오는 도플러 주파수가 0인 신호들과 움직이는 표적으로부터 반사되어 오는 특정한 도플러 주파수를 갖는 신호들로 구성된다. 따라서 이동표적을 탐지하기 위해서는 특정한 도플러 주파수를 갖는 신호를 추출한다.
도 5는 시공간적응처리 알고리즘을 이용하여 특정한 도플러 주파수를 갖는 신호를 추출하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 수신신호는 고정된 물체로부터 반사된 매우 큰 신호들(500)과, 움직이는 물체로부터 수신된 매우 작은 신호(502)가 함께 존재한다. 이동표적 신호는 매우 작고 고정표적 신호는 매우 크기 때문에, 고정표적 신호 근처의 이동표적 신호는 실제로는 구별하기 어렵다. 그러나 도 5에서는 이해를 돕기 위해 이를 구별하여 표시하였다.
그리고 도 5에서 고정표적 반사신호의 도플러 주파수는 0이어야 하지만, 비행체가 이동함에 따라 고정물체의 상대적인 속도도 변하기 때문에, 도플러 주파수는 어떤 범위(520)를 갖는다. 또한 공간적으로 고정된 관측지역에 대해서 비행체의 진행방향에 따라 전파를 주사하는 도래각이 변하기 때문에, 역시 방위각 방향의 범위를 갖는다.
이러한 수신신호를 2차원으로 표시하면 도 5b와 같다. 도 5b를 참조하면, 고정표적으로부터 반사되는 신호(530)와 이동표적으로부터 반사되는 신호(540)가 함께 존재한다. 그러나 도플러 주파수 축(520)이나 도래각 축(510)의 어느 한 축에서는 이동표적신호가 고정표적신호에 묻혀있기 때문에 제거할 수 없다. 그러므로 2차원의 억제필터(notch filter)(550)를 만들어서 2차원적인 대각선 방향으로 움직이면 고정표적으로부터 반사되는 신호만을 제거할 수 있다.
이때 2차원적인 대역억제 필터는 n×m의 배열안테나로부터 수신된 각각의 독립적인 데이터에 특정한 가중치(weighted coefficients)를 곱해서 만들 수 있다. 이 원리는 배열안테나의 각 소자에 가중치를 줘서, 공간적으로 특정 방향의 최대빔과 다른 특정 방향의 널(null)을 갖는 복사패턴 합성 방법과 동일하다.
그러나 시공간적응처리 알고리즘은 n×m의 배열안테나와 각각의 송수신기, 그리고 그 n×m개의 배열안테나로부터 수신되는 매우 방대한 양의 데이터를 처리해야하므로 하드웨어 및 신호처리가 복잡해 지는 단점을 가진다.
따라서 하드웨어를 단순화하고 지상이동표적탐지의 성능을 최적화하기 위하여 도 6에서 살피는 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 사용할 수 있다.
도 6은 합성개구레이더가 지상이동표적탐지를 위해 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 적용하기 위한 하드웨어 구조의 일 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, Σ-Δ시공간적응처리 알고리즘은 n×m의 배열안테나의 n×m개 데이터가 아닌 모노펄스 안테나의 Σ와 Δ채널 단 2개의 데이터로 도 5의 2차원 억제필터의 생성이 가능하다. 이를 위하여 방위각 방향으로 분리되는 모노펄스 안테나(600)에 합-차 복사패턴을 형성하기 위한 모노펄스 급전기(610)가 연결된다.
송신의 경우에는 Σ 송신단자와 연결된 송신기(미도시)로부터 RF 순환기(620)를 거쳐서 합 복사패턴의 형태로 전파를 공중으로 복사하며, 수신의 경우에는 표적으로부터 반사되는 신호를 합 복사패턴(630)과 차 복사패턴(640)의 2가지 형태로 수신한다. 이 2개 데이터를 이용하여 시공간적응처리 알고리즘을 수행한다.
도 7은 본 발명에 따른 합성개구레이더의 안테나 부분의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 전체 안테나는 동일한 구조의 독립적인 2개 안테나(700a,700b)가 연결되어 구성되며, 2개의 독립적인 안테나(700a,700b)는 서로 이격된 2개의 위상중심(750a,750b)을 갖는다. 각각의 안테나는 각각의 단자를 가진다. 각 안테나의 단자는 신호를 결합거나 분배되는 각각의 분배기(710a,710b)와 연결된다. 각 분배기(710a,710b)의 한 단자는 이격위상중심안테나 알고리즘의 적용을 위한 각 안테나 수신단자로 동작하며, 각 안테나로부터 수신된 신호는 각 수신단자와 연결된 수신기(미도시)로 전달된다.
그리고 분배기(710a,710b)의 다른 한 단자는 매직-T(720)에 연결되어 신호를 서로 동위상으로 만들거나 역위상으로 만들어서 안테나의 송신 또는 수신 신호의 패턴을 합 복사패턴이나 차 복사패턴으로 만든다. 이때 매직-T의 차 채널은 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘의 Δ수신단자로 동작하며, 매직-T(720)의 합 채널은 RF 순환기(730)에 연결되어 Σ수신단자와 Σ송신단자를 만든다.
그러므로 본 발명에 따른 합성개구레이더를 사용하여 지상이동표적탐지를 수행할 때, 이격위상중심안테나 알고리즘을 적용할 때에는 Σ 송신단자를 통해서 관측지역으로 전파를 송신하고 안테나1 수신단자와 안테나2 수신단자를 통해서 각 안테나로 들어오는 반사신호를 수신한다.
Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 적용할 때에는 Σ 송신단자를 통해서 관측지역으로 전파를 송신하고, Δ 수신단자를 통해서 안테나의 차 복사패턴 신호를 수신하고 Σ 수신단자를 통해서 안테나의 합 복사패턴 신호를 수신한 후 도 5에서 설명한 Σ-Δ 시공간적응처리 방법을 적용한다.
도 8은 본 발명에 따른 합성개구레이더 안테나 장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 합성개구레이더는 슬롯도파관배열안테나(slotted waveguide array antenna)로 구성된다. 표준 구형도파관(rectangular waveguide)(800)의 협벽(narrow-wall)에 기울어진 슬롯(810)들이 배열된 구조로써, 기울어진 각도에 따라 각 슬롯에서 복사되는 양을 달리하여, 원하는 부엽크기(sidelobe level)를 갖는 복사패턴이 형성되도록 테일러 분포(Taylor's distribution)를 만든다.
그리고 전체 안테나는 지상이동표적탐지를 위한 알고리즘을 적용하기 위해서 독립적인 2개의 안테나로 만들기 위한 단락막(820)을 구형 도파관 내부에 삽입한다. 또한 각 안테나를 급전하기 위한 독립적인 2개의 급전도파관(830a,830b)이 연결된다.
도 9는 도 8의 합성개구레이더의 후면을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 2개의 급전도파관(900a,900b)은 구형도파관 내부에 삽입된 단락막을 통해 독립적으로 구성되는 2개의 안테나의 각각의 후면에 위치하여 각 안테나에 급전한다. 각 급전도파관(900a,900b)는 단자(910a,910b)를 통해 분배기(920a,920b)와 연결된다. 본 실시 예에서 단자의 격리도(isolation)를 개선하기 위하여, 분배기(920a,902b)를 매직-T 구조로 구현하였으며, 매직-T의 역위상 단자를 종단기(terminator)(930a,930b)와 연결하였다. 그리고 각 분배기(920a,920b)의 한 단자를 다시 다른 매직-T(940)에 연결하여, 서로 동위상으로 결합된 신호와 역위상으로 결합된 신호가 만들어지도록 하였으며, 동위상으로 결합된 신호를 만드는 단자는 다시 RF 순환기(950)에 연결되어 송신신호와 수신신호를 분리할 수 있도록 구성한다.
그러므로 도 7의 구조와 마찬가지로, 2개의 독립적인 안테나의 단자에 연결된 분배기(920a,920b)로부터, 2개의 각 독립적인 안테나의 독립적인 수신단자, 즉 안테나1 수신단자(960a)와 안테나2 수신단자(960b)를 만든다. 그리고 분배기의 다른 단자들에 연결된 매직-T(950)의 역위상 단자는 Δ 수신단자(970)로 동작하게 되며, 동위상 단자는 RF 순환기(950)에 연결되어 Σ 수신단자(980)와 Σ 송신단자(990)를 만든다.
따라서 지상이동표적탐지 방법으로 이격위상중심안테나 알고리즘을 적용하기 위한, 안테나1 수신단자(960a), 안테나2 수신단자(960b), 그리고 전체 안테나 송신단자(990)를 만들 수 있다. 그리고 지상이동표적탐지 방법으로 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 적용하기 위한 Δ 수신단자(970), Σ 수신단자(980), 그리고 Σ 송신단자(990)를 만들 수 있다.
도 10 내지 도 14는 본 발명에 따른 안테나의 복사패턴 성능을 도시한 도면이다.
도 10은 지상이동표적탐지 방법으로 이격위상중심안테나 알고리즘을 적용하기 위한 송신 복사패턴을 도시한 도면이다. 도 10을 참조하면, 송신 복사패턴은 보통의 안테나 복사패턴으로서, 원하는 이득과 빔폭을 갖도록 개구면의 크기를 정하였으며 각 슬롯들의 기울어진 각도에 따라 원하는 부엽크기를 갖도록 설계되었다.
도 11 및 도 12는 수신 복사패턴으로 2개의 독립적인 안테나 수신단자에 의한 복사패턴을 각각 도시한 도면이다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 수신패턴은 이격위상중심안테나 알고리즘의 동작원리에 따라 전체 안테나 개구면의 반을 각각 사용하기 때문에, 송신 복사패턴에 비해서 빔폭은 약 2배 증가하며 이득은 3dB 감소한다. 그리고 전체 안테나에서 원하는 부엽크기를 생성하는 테일러분포를 갖도록 각 슬롯들의 기울어진 각도가 설계되었기 때문에 개구면 반의 슬롯들에 의한 크기분포는 왜곡되게 된다. 따라서 각 수신 복사패턴의 부엽크기의 성능은 상당히 나빠진다.
또한 슬롯도파관배열안테나와 같은 진행파안테나(traveling wave antenna)에서 발생하는 복사패턴의 최대크기 방향이 슬롯배열의 물리적 수직방향과 차이가 나는 사시각(squint) 현상이 발생한다.
도 13은 지상이동표적탐지 방법으로 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 적용하기 위한 Δ 수신 복사 패턴을 도시한 도면이다. 도 13을 참조하면, Δ 수신 복사패턴은 모노펄스 안테나의 차패턴을 이용하는 것이기 때문에 차패턴의 형태를 가지며, 일반적인 차패턴의 특성과 같이 합패턴에 비해서 빔폭은 거의 동일하며 이득은 약 3dB 감소한다. 그리고 부엽크기의 경우에는 합패턴에서 최적화된 특성을 갖는 테일러분포를 사용하기 때문에 차패턴에서는 상당히 높아진다.
도 14는 Σ 송신 복사패턴과 Σ 수신 복사패턴을 도시한 도면이다. 도 14를 참조하면, Σ 송신 복사패턴은 안테나의 전체 개구면을 사용하는 합패턴으로서, 본 발명에 따른 합성개구레이더 구조에서는 동일한 급전단자를 사용하기 때문에 도 10의 이격위상중심안테나 알고리즘의 송신 복사패턴과 동일하다. 또한 Σ 수신 복사패턴과 Σ 송신 복사패턴은 단지 RF 순환기에 의해서 구별되는 신호로써, 안테나에서는 동일한 합패턴으로 송신과 수신으로 사용되는 것으로서, 안테나의 양립성(reciprocal) 특성으로 그 형태는 동일하다.
도 15는 본 발명에 따른 합성개구레이더 시스템의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 15를 참조하면, 합성개구레이더는 도 7에서 살핀 합성개구레이더의 구성과 더불어 2개의 RF 스위치를 추가적으로 포함한다.
송신의 경우에 이격위상중심안테나 알고리즘과 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘은 공통적으로 하나의 송신기를 사용한다. 수신의 경우에 이격위상중심안테나 알고리즘을 적용할 때에는 RF 스위치는 A 경로를 선택하며, 안테나1 수신단자와 안테나2 수신단자로부터 수신된 신호로 신호처리를 수행한다. Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 적용할 때에는 RF 스위치는 B 경로를 선택하며, Δ 수신단자와 Σ 수신단자로 수신된 신호로 신호처리를 수행한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 서로 독립적이고 각각의 위상중심을 가지는 제1 및 제2 안테나;
    상기 제1 안테나와 연결되며, 이격위상중심안테나 알고리즘을 위한 상기 제1 안테나의 수신단자를 포함하는 제1 분배기;
    상기 제2 안테나와 연결되며, 이격위상중심안테나 알고리즘을 위한 상기 제2 안테나의 수신단자를 포함하는 제2 분배기;
    상기 제1 분배기 및 상기 제2 분배기와 각각 연결되며, Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 위하여 차 채널을 Δ 수신단자로 포함하는 매직-T; 및
    상기 매직-T의 합 채널과 연결되며, Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘을 위한 Σ 수신단자와, 이격위상중심안테나 알고리즘 및 Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘 모두를 위한 Σ 송신단자를 포함하는 RF 순환기;를 포함하고,
    이격위상중심안테나 알고리즘의 적용시, 상기 RF 순환기의 Σ 송신단자를 통해 관측지역에 전파를 송신한 후 반사되는 신호를 상기 제1 분배기의 수신단자 및 상기 제2 분배기의 수신단자를 통해 수신하는 것을 특징으로 하는 합성개구레이더.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘의 적용시, 상기 RF 순환기의 Σ 송신단자를 통해 관측지역에 전파를 송신한 후 반사되는 신호의 차 복사패턴 신호를 상기 매직-T의 Δ 수신단자를 통해 수신하고, 상기 반사되는 신호의 합 복사패턴 신호를 상기 RF 순환기의 Σ 수신단자를 통해 수신하는 것을 특징으로 하는 합성개구레이더.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 분배기의 수신단자 및 상기 RF 순환기의 Σ 수신단자 중 어느 하나를 선택하는 제1 RF 스위치; 및
    상기 제2 분배기의 수신단자 및 상기 매직-T의 Δ 수신단자 중 어느 하나를 선택하는 제2 RF 스위치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성개구레이더.
  5. 제 4항에 있어서,
    이격위상중심안테나 알고리즘의 적용시, 상기 제1 RF 스위치는 상기 제1 분배기의 수신단자를 선택하고, 상기 제2 RF 스위치는 상기 제2 분배기의 수신단자를 선택하고,
    Σ-Δ 시공간적응처리 알고리즘의 적용시, 상기 제1 RF 스위치는 상기 RF 순환기의 Σ 수신단자를 선택하고, 상기 제2 RF 스위치는 상기 매직-T의 Δ 수신단자를 선택하는 것을 특징으로 하는 합성개구레이더.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102308819B1 (ko) 2021-06-23 2021-10-05 한화시스템 주식회사 인공위성 합성 개구 레이다에 구비되는 능동급전 배열 안테나의 빔 설계장치 및 빔 설계방법
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940012704A (ko) * 1992-11-23 1994-06-24 이헌조 원편파 수신용 도파관 슬롯 배열 안테나
JPH07154135A (ja) * 1993-12-01 1995-06-16 Yokowo Co Ltd アレーアンテナ
JP2008005063A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Nec Corp アンテナ装置
KR101133528B1 (ko) * 2012-01-05 2012-04-04 삼성탈레스 주식회사 음각 기법으로 제작된 Ｋａ 대역 모노펄스 레이더용 도파관 광벽 종방향 슬롯 배열 안테나

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940012704A (ko) * 1992-11-23 1994-06-24 이헌조 원편파 수신용 도파관 슬롯 배열 안테나
JPH07154135A (ja) * 1993-12-01 1995-06-16 Yokowo Co Ltd アレーアンテナ
JP2008005063A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Nec Corp アンテナ装置
KR101133528B1 (ko) * 2012-01-05 2012-04-04 삼성탈레스 주식회사 음각 기법으로 제작된 Ｋａ 대역 모노펄스 레이더용 도파관 광벽 종방향 슬롯 배열 안테나

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102308819B1 (ko) 2021-06-23 2021-10-05 한화시스템 주식회사 인공위성 합성 개구 레이다에 구비되는 능동급전 배열 안테나의 빔 설계장치 및 빔 설계방법
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