KR101686544B1

KR101686544B1 - 디지털 다중-채널 ｅｃｍ 송신기

Info

Publication number: KR101686544B1
Application number: KR1020127016172A
Authority: KR
Inventors: 리차드 더블유. 라이덴; 렌 티. 라핀타; 리차드 제이. 바로찌
Original assignee: 엑셀리스 인코포레이티드
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2016-12-14
Also published as: AU2010325076A1; WO2011066093A1; US8330641B2; EP2504941A1; CA2781933C; KR20120112478A; US20110122011A1; DK2504941T3; CA2781933A1; AU2010325076B2; EP2504941B1

Abstract

전자 대책(ECM: electronic countermeasure) 트랜시버는 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 다수의 신호들을 순차적으로 수신하기 위한 수신기를 포함한다. 프로세서는 다수의 신호들을 순차적으로 수신하고, 상기 수신된 신호들을 위협들로서 식별한다. 프로세서는 그 후 위협들에 기반하여 ECM 신호들을 생성하고, ECM 신호들을 송신기에 순차적으로 출력한다. 송신기는 위협들을 처리하기 위하여 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 ECM 신호들을 동시에 송신한다.

Description

디지털 다중-채널 ＥＣＭ 송신기 {DIGITAL MULTI-CHANNEL ECM TRANSMITTER}

이 발명은 일반적으로 다중-채널 전자 대책(ECM: electronic countermeasure) 시스템에 관한 것이다. ECM 시스템은 위협들에 대한 밴드 내에서 다양한 서브-밴드들을 순차적으로 스캐닝하기 위한 트랜시버 모듈을 포함한다. 시스템은 잠재적인 위협(threat)들이 존재하는지를 결정하고, 위협들의 타입을 식별하고, 그 후 위협들을 처리하기 위해 적절한 ECM 신호들을 생성하도록, 수신된 신호들에 대해 신호 프로세싱을 수행한다. 일반적으로, 수신된 신호들을 패킷화되고, 직렬 고속 IO(SRIO) 구성을 사용하여 일련의 시간 도메인 이벤트들의 다양한 프로세싱 컴포넌트들로 순차적으로 라우팅된다. 시스템은 그 후 패킷들을 디멀티플렉싱하고, 다수의 서브-밴드들의 위협들을 처리하기 위하여 다수의 무선 주파수(RF) ECM 신호들을 동시에 송신한다.

전통적 ECM 시스템들에서, 트랜시버들은 다수의 수신된 위협들을 식별하고 프로세싱하기 위하여 독립적인, 개별적이고 분리된 데이터 스트림들을 이용한다. 각각의 트랜시버는 통상적으로 ECM을 수행하기 위하여 독립적인 프로세서들 및 데이터 경로들로 구성된다. ECM을 수행하기 위하여 독립적인 데이터 경로들 및 독립적인 디바이스들을 이용함으로써, 초과 하드웨어 전력이 소모된다. 추가로, 기능과 리소스들 사이의 비교들이 이루어지기 때문에, 전통적 ECM 시스템들의 작동 대역폭은 좁은 경향이 있다.

이러한 그리고 다른 목적들을 충족시키기 위하여, 그리고 발명의 목적들의 관점에서, 본 발명은 전자 대책(ECM) 트랜시버를 제공한다.

일 실시예에서, ECM 트랜시버는 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 다수의 신호들을 순차적으로 수신하기 위한 수신기를 포함한다. 프로세서는 다수의 신호들을 순차적으로 수신하고, 수신된 신호들을 위협들로서 식별하고, 위협들에 기반하여 ECM 신호들을 생성하며, ECM 신호들을 순차적으로 출력한다. 추가로, ECM 트랜시버는 위협들을 처리하기 위하여 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 ECM 신호들을 동시에 송신하기 위한 송신기를 포함한다.

ECM 트랜시버는 수신된 신호들을 패킷화하고, 수신된 신호 패킷들을 상기 프로세서에 순차적으로 출력하기 위한, 수신 프로세서를 포함한다. 위협 프로세서는 수신된 신호 패킷들을 순차적으로 수신하고, 수신된 신호들을 위협들로서 식별하며, 위협 식별 패킷들을 순차적으로 출력한다. ECM 트랜시버는 또한 위협 식별 패킷들을 순차적으로 수신하고, 위협 식별 패킷들에 기반하여 ECM 패킷들을 생성하며, 그리고 ECM 패킷들을 순차적으로 출력하기 위한, ECM 프로세서를 포함한다. 송신 프로세서는 순차적인 ECM 패킷들을 병렬 ECM 신호들로 변환하고, 복합 상향변환 및 필터링을 통해 상기 병렬 ECM 신호들을 주파수 멀티플렉싱한다.

ECM 트랜시버는, 수신된 신호들 및 ECM 신호들을 개별적인 순차적 패킷들로 변환하기 위한 패킷 생성기, 수신기, 프로세서, 및 송신기 사이에서 패킷들을 순차적으로 라우팅하기 위한 패킷 스위치, 및 ECM을 수행하기 위하여 수신기, 프로세서, 및 송신기를 제어하기 위한 제어 프로세서를 포함한다. 프로그래밍 인터페이스가 수신기, 프로세서, 송신기, 및 제어 프로세서를 프로그래밍하기 위하여 또한 포함된다.

일 실시예에서, ECM 시스템은 제1 트랜시버 및 제2 트랜시버를 포함한다. ECM 시스템의 각각의 트랜시버는 주파수 밴드의 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 다수의 신호들을 순차적으로 수신하기 위한 수신기를 포함한다. 프로세서는 다수의 신호들을 순차적으로 수신하고, 수신된 신호들을 위협들로서 식별하고, 위협들에 기반하여 ECM 신호들을 생성하며, ECM 신호들을 순차적으로 출력한다. 각각의 트랜시버는 위협들을 처리하기 위하여 주파수 밴드의 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 ECM 신호들을 동시에 송신하기 위한 송신기를 또한 포함한다. 시스템에서, 제1 트랜시버의 주파수 밴드는 상기 제2 트랜시버의 상기 주파수 밴드와 상이하다.

각각의 트랜시버는 ECM 신호들을 RF 주파수들 및 전력 레벨들로 변환하기 위한 무선 주파수(RF) 인터페이스를 또한 포함한다. 위성 위치확인 시스템(GPS)은 위치에 기반하여 트랜시버들을 구성하고, 컴퓨터 인터페이스는 호스트 PC와 통신한다. 호스트 PC는 ECM 동작들을 수행하도록 트랜시버들을 구성한다.

일 실시예에서, ECM을 수행하기 위한 방법은, a) 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 다수의 신호들을 순차적으로 수신하는 단계, b) 순차적으로 수신된 신호들을 위협들로서 식별하고, 식별된 위협들에 기반하여 다수의 ECM 신호들을 생성하며, ECM 신호들을 순차적으로 출력하는 단계, 및 c) 위협들을 처리하기 위하여 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 ECM 신호들을 동시에 송신하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 단계들 a-c는 적어도 제1 주파수 밴드 및 제2 주파수 밴드의 주파수 서브-밴드들에서 반복된다. 일 실시예에서, 적어도 제1 트랜시버 및 제2 트랜시버는 각각 개별적인 제1 주파수 밴드 및 제2 주파수 밴드에서 단계들 a-c를 수행한다.

ECM 방법은, 주파수 밴드에서 M개의 주파수 서브-밴드들을 순차적으로 모니터링하고, 제1 시간 기간에, M개의 주파수 서브-밴드들에서 N개의 ECM 신호들을 동시에 송신하며, 여기서 N개의 및 M은 정수들이다. ECM 방법은 제1 시간 기간에 뒤따르는 적어도 제2 시간 기간에, 적어도 다른 N개의 주파수 서브-밴드들에서 적어도 다른 N개의 ECM 신호들을 동시에 송신한다. M개의 위협들은, P개의 연속적인 시간 기간들을 통해 한번에 N개씩 M개의 ECM 신호들을 송신함으로써 처리되며, 여기서 M = N*P이고, M, N 및 P는 정수들이다.

또한, 수신된 신호들 및 ECM 신호들은 개별적인 순차적 패킷들로 변환되고, 수신기, 프로세서, 및 송신기 사이에서 순차적으로 라우팅된다. 일반적으로, 수신기, 프로세서 및 송신기는 다양한 ECM 프로세스들을 수행하기 위하여 프로그래밍된다.

전술한 일반적 설명 및 하기의 세부사항들은 예시적인 것이며, 발명을 제한하는 것이 아님을 이해한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, ECM 시스템에 대한 트랜시버 모듈의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 트랜시버 모듈의 단일 채널 송신 카드의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 트랜시버 모듈의 듀얼 채널(로우/하이) 송신 카드의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 트랜시버 모듈의 선택적인 듀얼 채널 (로우/하이) 또는 (하이/하이) 송신카드의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 트랜시버 모듈의 수신된 신호 프로세싱 모듈의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 트랜시버 모듈의 송신 신호 프로세싱 모듈의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 차량 장착형 ECM 시스템의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 7의 차량 장착형 ECM 시스템에 대한 트랜시버의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 7의 차량 장착형 ECM 시스템에 대한 무선 주파수 분배 모듈의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 7의 차량 장착형 ECM 시스템에 대한 전력 증폭 모듈의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 7의 차량 장착형 ECM 시스템에 대한 다중-트랜시버 타입 수신 호환성 모듈의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 7의 차량 장착형 ECM 시스템에 대한 다중-트랜시버 타입 송신 분배 모듈의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 7의 차량 장착형 ECM 시스템에 대한 전원 장치 모듈의 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 7의 차량 장착형 ECM 시스템에 대한 위성 위치확인 시스템 모듈 및 ECM 시스템 방화벽의 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 7의 차량 장착형 ECM 시스템에 대한 단일 트랜시버 타입 수신 호환성 모듈의 블록도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 7의 차량 장착형 ECM 시스템에 대한 단일 트랜시버 타입 송신 분배 모듈의 블록도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른, 고정 장착형 ECM 시스템이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 장착해제된 ECM 시스템의 블록도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 18의 장착해제된 ECM 시스템에 대한 무선 주파수(RF) 분배 모듈의 블록도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 18의 장착해제된 ECM 시스템에 대한 송신 분배 모듈의 블록도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 18의 장착해제된 ECM 시스템에 대한 수신 호환성 모듈의 블록도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 18의 장착해제된 ECM 시스템에 대한 전원 장치 모듈의 블록도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른, ECM 시스템에 대한 수신 사이클 및 송신 사이클을 보여주는 트랜시버 타이밍 챠트이다.

설명될 바와 같이, 본 발명은 무선 주파수(RF) 위협 신호들을 식별하기 위한 전체 밴드의 서브-밴드들을 순차적으로 모니터링하기 위한 전자 대책들(ECM) 시스템을 제공한다. 본 발명은 다수의 RF 신호들을 패킷화하고 다양한 신호 프로세싱 컴포넌트들에 순차적으로 라우팅하여, 위협들을 식별한다. 시스템은 그 후 식별된 위협들을 처리하기 위하여 다수의 적절한 ECM 신호들을 동시에 송신한다.

예를 들어, ECM 시스템의 트랜시버는 다수의 서브-밴드들을 (시간상(in time)) 순차적으로 모니터링한다. 다수의 서브-밴드들을 모니터링할 때 수신되는 RF 신호들은 패킷화되고, 직렬 고속 IO(SRIO) 프로토콜을 통해 다양한 신호 프로세싱 및 저장 엘리먼트들로 순차적으로 라우팅된다. 신호 프로세싱은 수신된 신호들이 전자전(electronic warfare)에서 사용되는 RF 신호들일 수 있는 위협 신호들인지 식별하기 위하여 패킷들상에서 수행된다. RF 신호들이 위협으로서 식별된다면, 시스템은 위협을 처리하기 위하여 적절한 ECM 신호를 생성한다. ECM 시스템의 각각의 트랜시버는 그것의 개별적인 밴드 내에 독립적 서브-밴드들에서 독립적 ECM 신호들을 동시에 송신할 수 있다. 시스템은 그 후 밴드 내에 다른 서브-밴드들로 순차적으로 스위칭하며, 동시에 다른 ECM 신호들을 송신한다. 밴드 내의 각각의 서브-밴드는 모니터링되고, (예를 들어, 6개에 달하는 서브-밴드들이 전체 30개의 서브-밴드들까지 커버하기 위하여 5개에 달하는 시간 기간 동안 동시에 처리되는) 시분할 멀티플렉스 방식으로 처리될 수 있다.

일 실시예에서, 도 1은 특정 밴드에 대하여 구성되는 트랜시버 모듈(100)을 도시한다. 트랜시버 모듈(100)은 밴드 내에 다수의 서브-밴드들을 순차적으로 스캐닝하기 위한 수신 카드(104)를 포함한다. 수신 카드(104)는 수신된 RF 신호들을 프로세싱하기 위한 FPGA(132) 및 수신된 신호들을 패킷화하기 위해 SRIO 모듈들(136(a) 및 136(b))을 포함한다. SRIO 모듈들은 데이터의 4개 레인들을 수용하도록 구성될 수 있다.

트랜시버 모듈(100)은 또한 패킷들을 프로세싱하기 위한 베이스 보드(102)를 포함한다. 수신 프로세싱 측 상에서, FPGA(132)로부터의 SRIO 패킷들은 위협 프로세싱을 위해 FPGA(114)로 순차적으로 전송된다. FPGA(114)는 패킷들을 입력하고 출력하기 위하여 SRIO 모듈들(142a, 142b 및 140a-140d)을 포함한다. FPGA(114)는 유입 수신 패킷들을 프로세싱하고 메모리 제어기(152) 및 RAM(120)의 지원으로 위협 식별을 수행하도록 구성될 수 있다. FPGA(114)는 위협 식별을 지원할 수 있는 부가적인 신호 프로세싱 능력들을 갖는 지원 FPGA(108)를 또한 이용할 수 있다. 지원 FPGA는 SRIO 모듈들(148a-148c 및 150a-150c)을 포함한다. 송신 프로세싱 측 상에서, 베이스 보드(102)는 FPGA(112) 및 지원 FPGA(110)를 포함한다. 구체적으로, FPGA(112)는 SRIO 모듈들(146a, 146b 및 144a-144d), 메모리 제어기(112) 및 RAM(128)을 포함한다.

동작시, FPGA(114)에 의하여 위협들이 검출된 이후에, FPGA(110)의 도움으로 FPGA(112)는 위협들을 처리하기 위하여 송신될 ECM 신호들을 계산한다. 따라서, FPGA들(114 및 108)은 수신된 위협들을 식별하도록 구성되는 한편, FPGA들(112 및 110)은 식별된 위협들을 처리하기 위하여 ECM 신호들을 생성하도록 구성된다.

일반적으로, FPGA들(114, 108, 112 및 110)에 의하여 수행되는 프로세싱은 제어 FPGA(116)에 의하여 조정되며, 제어 FPGA(116)는 주변장치 버스 인터페이스(154), 메모리 제어기(156), 프로세서들(158a 및 158b), 이더넷 모듈들(160a-160d) 및 SRIO 모듈들(162, 164a 및 164b)을 포함한다. 제어 FPGA(116)는 RAM(122), 플래시(124) 및 RAM(126)과 같은 다양한 메모리 디바이스들에 의하여 또한 지원된다. 제어 FPGA(116) 기능 및 전체 트랜시버 기능은 이더넷 모듈(130)을 통해 이더넷 라인을 통해 개인용 컴퓨터(PC)와 같은 다른 디바이스들과 통신할 수 있다.

추가로, 베이스 보드(102)는 스위치 패브릭(fabric)(172) 및 스위치 입력들/출력들(SP0-SP15)을 갖는 SRIO 스위치(118)를 포함한다. 스위치(118)는 FPGA(116)의 제어 하에서, 베이스 보드(102), 수신 카드(104) 및 송신 카드(106)상에 다양한 신호 프로세싱 및 저장 컴포넌트들로 데이터 패킷들을 순차적으로 라우팅하도록 구성된다.

도 1에 도시된 송신 카드(106)의 3개의 실시예들이 도 2-4에 도시된다. 도 2에서, 송신 카드(106)는 단일 채널(단일 출력) 시스템(200)(로우 패스 채널 또는 하이 패스 채널)으로서 구성된다. FPGA(134)는 직렬 데이터 패킷들을 병렬 데이터로 변환하기 위한 송신 데이터 패킷 메모리(204), 패킷들의 타이밍을 제어하기 위한 제어 테이블 메모리(208) 및 실시간 제어 셋 업(206)을 포함한다. 이 실시예에서, 데이터는 6개의 ECM 신호들이 업 컨버터들(210, 212, 214, 216, 218 및 220)에 의하여 디지털적으로 상향 변환되는 6개의 데이터 경로들로 병렬화된다. 일반적으로, 상향 변환기들은 업 샘플러(256), 오실레이터(258), 디더 모듈(260), 가산기들(250 내지 262), 사인/코사인 RAM(248) 및 변조기들(252 및 254)을 포함한다. ECM 신호들은 먼저 디지털적으로 업 샘플링되고, 그 후 동상의(in-phase) 그리고 직각의 컴포넌트들은 디지털 사인 곡선(sinusoid)들에 의하여 개별적으로 변조된다. 동상의 직각인 컴포넌트들은 그 후 가산기(250)에 의하여 함께 합산되고 모든 6개의 ECM 신호들은 가산기들(236, 238, 240, 244 및 246)을 통해 함께 더해진다(주파수 멀티플렉싱된다). 따라서, 6개의 ECM 신호들은 동시에 6개의 위협들이 6개의 서브-밴드들에서 처리될 수 있도록 주파수 멀티플렉싱된다. 주파수 멀티플레싱된 신호들은 그 후 필터(222)에 의하여 필터링되고, D/A(224)를 통해 디지털에서 아날로그로 변환되고, 필터(226)에 의하여 로우 패스 필터링된다. 로우 패스 신호는 그 후 직접 멀티플렉서(228)를 통해 출력되거나 또는 변조기(232)를 통해 로컬 오실레이터(234)에 의하여 변조되고, 그 다음 필터( 230)에 의하여 밴드 패스 필터링된다. 멀티플렉서(228)는 그 후 로우 패스 채널 또는 하이 패스 채널 중 하나를 선택할 수 있다.

다른 실시예에서, 송신 카드(106)는 듀얼 채널 시스템(300)(멀티플렉싱된 로우 패스 채널 및 하이 패스 채널)으로서 구성될 수 있다. 구체적으로, 듀얼 채널 시스템은 멀티플렉서들(302 및 304), D/A 컨버터들(306 및 308), 로우 패스 필터(310), 밴드 패스 필터(312) 및 가산기(314)를 제외하고 도 2의 단일 채널 시스템과 유사하다. 업 컨버터들(210-220) 및 가산기들(236, 238, 240, 244 및 246)로부터 출력된 주파수 멀티플렉싱된 신호들은 멀티플렉서(302) 및 멀티플렉서(304)에 전송된다. 따라서, 6개의 주파수 멀티플렉싱된 신호들은 로우 패스 채널 및 하이 패스 채널로 분리된다. 2개의 채널들은 그 후 로우 패스 ECM 채널 및 하이 패스 ECM 채널 모두를 갖는 출력을 생성하기 위하여 가산기(314)를 통해 함께 더해진다.

또 다른 실시예에서, 송신 카드(106)는 선택적 듀얼 채널 시스템(400)((로우 패스 및 하이 패스) 또는 (하이 패스 및 하이 패스))으로서 구성될 수 있다. 구체적으로, 하나의 채널이 멀티플렉서(302), D/A 306, 로우 패스 필터(310), 밴드 패스 필터(402) 및 멀티플렉서(404)를 포함할 수 있다. 이 특정한 구성은 로우 및 하이 패스 채널 또는 듀얼 하이 패스 채널과 같은 2개의 개별적 채널들을 선택적으로 출력할 수 있는 듀얼 채널 시스템을 허용한다. 업 컨버터들(210-220) 및 가산기들(236-240, 244 및 246)의 출력들은 다양한 구성들로 멀티플렉서들에 연결될 수 있다는 것으로 또한 이해된다.

도 5는 도 1에 도시된 FPGA(114)의 일 실시예로서 시스템(500)을 도시한다. 이 실시예에서, 수신 신호 프로세서(114)는 SRIO 모듈(506), 내부 분배 스위치(504), RAM 제어기(510), DMA 제어기(514), 듀얼 포트 블록 메모리(512), 수신 순서 제어기(516), 메시지 큐(518), 임시적 태스크 리스트(520) 및 고정형 태스크 리스트(522)를 포함한다. FPGA(114)는 또한 데이터 패킷들상에서 작동하고 위협 식별을 수행하기 위하여 다수의 기능들(Fl 502(1) - FN 502(N))을 포함한다. 구체적으로, 유입 패킷들은 위협 식별 프로세싱을 위해 다양한 기능들(Fl-FN)에 대해 504에 의해 라우팅된다. 기능들은 윈도잉(windowing), 고속 퓨리에 변환(FFT), 진폭/위상 계산들, 및 위협 식별을 위한 다른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 패킷들의 라우팅 및 프로세싱은 블록 메모리(512) 및 RAM(524)의 지원으로 리스트의 고정형 태스크들(522) 및 리스트의 임시적 태스크들(520)에 따라 수행된다. 따라서, 패킷들이 순차적으로 수신됨에 따라, 이들은 위협들을 식별하기 위하여 프로세싱된다. 일단 위협들이 식별되면, FPGA(114)은 ECM 생성을 위해 FPGA들(112 및 110)로 SRIO 모듈(506)을 통해 위협 식별 신호들을 출력한다.

도 1의 ECM FPGA(112)의 일 실시예가 도 6의 시스템(600)으로서 도시된다. 구체적으로, FPGA(112)는 SRIO 모듈들(606 및 608), 스위치(604), 기능 모듈들(602(1)-602(N)), RAM 제어기(610), 블록 메모리(612), 송신 순서 제어기(616), 메시지 큐(618), 스트림 ID 응답 맵(626), 임시적 태스크 리스트(620), 고정형 태스크 리스트(622) 및 RAM(624)을 포함한다. 송신 신호 프로세서를 위한 F1-FN은 IFFT, 필터링, 변조, 업 샘플링/업 변환 및 다른 ECM 생성 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, FPGA(112)는 FPGA(114)로부터 위협 식별 신호들을 수신하고, 그 후 ECM 신호들을 생성한다. FPGA(112)는 그 후 ECM 신호들이 상향 변환되고 멀티플렉싱되는 송신 카드 FPGA(134)로 ECM 신호들을 송신한다.

도 1에 도시된 바와 같은 트랜시버 모듈(100)은 전체 ECM 시스템에서 이용될 수 있으며, ECM 시스템에서 다수의 밴드들이 위협들에 대하여 동시에 모니터링된다. 구체적으로, 도 7에 도시되는 바와 같이, 장착형 ECM 시스템(700)(예를 들어, 차량상에 장칙된)은 다수의 트랜시버 모듈들(702, 732, 734 및 736)을 포함한다. 각각의 트랜시버 모듈은 위협들이 존재하는 특정 밴드(예를 들어, 밴드 1/A, 밴드 B, 밴드 C 및 밴드 G)를 모니터링한다. 이러한 밴드들 각각은 공지된 위협 밴드들로서 미리 결정될 수 있다. 따라서, 각각의 위협 밴드를 커버하기 위하여 다수의 트랜시버 모듈들을 포함하는 것은 이로울 수 있다. 1/A, B, C 및 G를 제외한 밴드들이 모니터링될 수 있다는 것을 유념한다.

도 7에서, 장착형 ECM 시스템(700)은 밴드 1A 트랜시버 모듈(702), 밴드 B 트랜시버 모듈(732), 밴드 C 트랜시버 모듈(734) 및 밴드 G 트랜시버 모듈(736)을 포함한다. 각각의 트랜시버 모듈은 개별적인 수신 모듈들(704, 758, 764 및 770), 개별적인 송신 모듈들(706, 760, 766 및 772), 및 개별적인 신호 프로세싱 모듈들(710, 762, 768 및 774)을 포함한다. 일반적으로, 도 7의 트랜시버 모듈들 각각은 도 1에 도시된 트랜시버 모듈(100)과 유사하게 구성될 수 있다. 트랜시버 모듈들의 기능을 지원하기 위하여, 장착형 ECM 시스템은 수신 통신 호환성 모듈(756), 송신 분배 모듈(730), 전력 증폭기 모듈들(738, 740, 742 및 744), 송신 호환성 모듈(746), RF 분배 모듈(754), 및 안테나들(748, 750 및 752)을 갖는 아날로그 RF 선택을 또한 포함한다. 장착형 ECM 시스템은 또한 데이터 로깅 기능을 포함하는 프로세싱 제어 모듈(712), GPS 모듈(714), 전원 장치 모듈들(726 및 728), 차량 모듈들(722 및 724) 또는 차량 프로세서와의 인터페이싱, 제어 디스플레이 유닛(716), PC 및 데이터 버스(720)상에서 구동하는 위협 진단 애플리케이션(718)을 포함할 수 있다.

도 8은 트랜시버 모듈(702)의 일 실시예를 도시한다. 구체적으로, 본 실시예에서 수신 카드(704)는 로컬 오실레이터 신호들을 선택하기 위한 스위치(826), 변조기(828), 필터(830), 증폭기(832), A/D(834), FPGA(836) 및 SRIO(838)를 포함한다. 송신 카드(706)는 변조기(822)를 바이패싱하기 위한 스위치들(820 및 824), D/A(818), 6개의 ECM 신호들을 주파수 멀티플렉싱하기 위한 변조기/멀티플렉서(816), 메모리(814) 및 SRIO(812)를 포함한다. 추가로, 베이스 보드(710)는 FPGA 프로세싱 기능들(840), SRIO 스위치(842), FPGA(844), 플래시 메모리(846), 및 RAM(848)을 포함한다. 트랜시버(702)는 입력/출력 라인들(780(l)-780(3))을 또한 포함한다. 도 8의 트랜시버 모듈의 일반적 동작은 도 1-6을 참고하여 이미 설명되었다.

도 9는 안테나들(748, 750 및 752)을 통해 수신되는 RF 신호들을 커플링하고 라우팅하는 RF 분배 모듈(754)을 도시한다. 모듈(754)은 안테나들로부터의 시스템 수신기들에 대한 RF의 RF 라우터들 뿐 아니라 시스템 전력 증폭기 기능들로부터의 안테나들에 대한 RF 라우터들의 역할을 하는 양방향성 커플러들(BDC)(904, 906, 908, 910 및 912)을 포함한다. 모듈(754)은 신호들상에 주파수 도메인 멀티플렉싱을 수행하는 디멀티플렉서들(902 및 914)을 또한 포함한다. 일반적으로, RF 분배 모듈(754)은 입력/출력 라인들(782(l)-782(8))을 통해 시스템(700)의 다른 모듈들과 통신한다.

도 10은 전력 증폭기 모듈(744)의 일 실시예를 도시한다. 구체적으로, 전력 증폭기 모듈은 트랜시버(736)로부터 출력되는 신호들을 RF 송신 전력 레벨들로 증폭시키기 위한 전력 증폭기(1002)를 포함한다. 밴드들 A, B 및 C에 대한 다른 증폭기 모듈들은 도 10에 도시된 밴드 G 모듈(744)과 유사하다.

도 11은 멀티-트랜시버 타입 시스템에 대하여 구성되는 수신 호환성 모듈(756)(예를 들어, 밴드 C 트랜시버는 다른 트랜시버들과 상이한 주파수 범위로 튜닝가능함)을 도시한다. 모듈(756)은 각각 밴드 A, 밴드 B, 및 밴드 C에 대한 밴드 패스 필터들(1102, 1104 및 1106)을 포함한다. G 밴드의 저주파수 측(Glow)에 대한 밴드 패스 필터 및 G 밴드의 고주파수 측(Ghigh)에 대한 밴드 패스 필터를 포함하는 모듈(1118)이 또한 포함된다. 다이플렉서(1116)는 G 밴드의 Glow 및 Ghigh를 멀티플렉싱하기 위하여 또한 포함된다. 추가로, 밴드 스탑 필터들(1108, 1110, 1112, 1114 및 1120)은 밴드 내에 특정 주파수들을 거절하기 위하여 포함된다. 일반적으로, 모듈(756)은 입력/출력 라인들(732(1) - 784(4), 730(2) 및 734(1) - 784(3))을 통해 시스템(700)의 다른 모듈들과 통신한다.

또한, 시스템(700)에는 멀티-트랜시버 타입 시스템에 대한 송신 분배 모듈(730)이 포함된다. 송신 분배 모듈(730)은 스위칭 매트릭스에 의하여 출력되는 다수의 라인들을 단일 라인으로 결합하기 위한 결합기들(1205, 1208, 1210, 및 1212)을 포함하는 결합 네트워크(1204) 및 스위칭 매트릭스(1202)를 포함한다. 일반적으로, 모듈(730)은 입력/출력 라인들(780(3) - 780(5) 및 786(1) -786(4)을 통해 시스템(700)의 다른 모듈들과 통신한다.

시스템(700)의 전원 장치 모듈(726)이 도 13에 또한 도시된다. 구체적으로, 전원 장치 모듈은 DC 컨버터들(1302, 1304, 1306 및 1308), 고주파수 전력 필터들(1310) 및 EMI 트랜션트 필터들(1312)을 포함한다. 일반적으로, 전원 장치 모듈들(726 및 728)은 시스템(700)의 아날로그 및 디지털 컴포넌트들에 대한 전력을 제공한다. 전원 장치 모듈(726)은 전력을 수신하고 입력/출력 라인들(788(1) - 788(3))을 통해 시스템(700)의 다른 모듈들에 공급한다.

시스템(700)의 GPS 모듈(714)이 도 14에 도시된다. 구체적으로, GPS 모듈은 방화벽 프로세서 기능(1406), 내장형 GPS 수신기(1404), 및 클록 트레이닝 회로(1402)를 포함한다. GPS 모듈(714)은 ECM 프로세싱을 지원하기 위하여 암호화/복호화 및 다른 네트워크/통신 기능들을 수행하도록 또한 구성된다. 예를 들어, ECM 시스템은 GPS 모듈(714)에 의하여 제공되는 위치에 기반하여 위협 검출 기능들 뿐 아니라 밴드들을 구성할 수 있다. 일반적으로, GPS 모듈(714)은 입력/출력 라인들(790(1) - 790(10))을 통해 시스템(700)의 다른 모듈들과 통신한다.

도 7의 멀티-트랜시버 수신 호환성 모듈(756(은 대안적으로 부가적인 밴드 C 다운 컨버터(1512)를 포함하는 도 15의 단일 트랜시버 타입(예를 들어, 트랜시버들이 동일한 주파수 범위로 튜닝가능한) 수신 호환성 모듈(1556)로서 구성될 수 있다. 유사하게, 도 7의 듀얼 트랜시버 타입 송신 분배 모듈(730)은 도 16에 도시된 바와 같은 밴드 C 상향 변환 모듈(1502)을 갖는 단일 트랜시버 타입 송신 분배 모듈(1530)로서 구성될 수 있다. 일반적으로, 상향/하향 변환 모듈들의 부가는 밴드들에 대하여 이용될 수 있는 공통 트랜시버 타입의 튜닝가능 범위에 들어가도록 밴드 C의 고주파수 신호들에 대한 기능을 제공한다.

이전에 설명된 바와 같이, 시스템(700)은 밴드 1/A, 밴드 B, 밴드 C 및 밴드 G 트랜시버 모듈들을 포함하는 차량 장착형 ECM 시스템이다. 다른 실시예에서, 도 17은 밴드 1/A, 밴드 B, 듀얼 밴드 C 및 밴드 G 모듈들을 포함하는, 고정형 ECM 시스템(1700)(예를 들어, 고정된 위치의)을 도시한다. 일반적으로, 차량 장착형 ECM 시스템(700)과 고정형 ECM 시스템(1700) 간의 차이는 수신 모듈(1704), 송신 모듈(1706) 및 신호 프로세싱 모듈(1708)을 포함하는 제2 밴드 C 트랜시버 모듈(1702)의 부가이다. 고정형 시스템(예를 들어, 빌딩의 입구에 장착된)에서, 제2 밴드 C 트랜시버 모듈은 브로드 밴드 C의 전체 범위를 효율적으로 스캐닝하기에 이로울 수 있다. 다른 밴드들에 대한 트랜시버들이 또한 복제될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 제2 밴드 C 모듈의 부가를 제외하고, 고정형 ECM 시스템(1700)은 장착형 ECM 시스템(700)과 다소 유사하다.

또 다른 실시예에서, 도 18은 장착해제된 ECM 시스템(개인에 의해 운반될 수 있는 장착해제된 단일 트랜시버 시스템)을 도시한다. 이 실시예에서, 장착해제된 시스템(1800)은 밴드들 1/A, B 및 C를 순차적 방식으로 스캔하는 하나의 트랜시버 모듈(702), 모바일 시스템에 전력을 공급하기 위한 배터리들(1806-1810) 및 전체 프로그래밍을 위한 진보한 제어 유닛(1802)을 포함한다. 이 실시예에서, 전체 시스템의 전력 소모 및 크기를 감소시키기 위하여 단일 트랜시버 모듈만이 이용된다. 각각의 밴드가 적절히 모니터링될 수 있도록, 트랜시버 모듈(1802)은 시분할 멀티플렉싱(TDM)에 의하여 밴드들 1/A, B 및 C을 스캔한다. 하나의 트랜시버 모듈만이 장착해제된 시스템(1800)에서 이용되기 때문에, 다양한 다른 컴포넌트들이 또한 도 7 및 17에 도시된 차량 장착형 및 고정된 시스템들에 비하여 변형되었다.

예를 들어, 도 18의 RF 분배 모듈(1816)은 도 19에 도시된 바와 같이 블록 다운 컨버터들(1904 및 1906), 다이플렉서들(1902 및 1908) 및 입력/출력 라인들(1812(1)-1812(6))을 포함하도록 구성된다. 또한, 송신 분배 모듈(1818)은 도 20에 도시된 바와 같이 RF 스위치(2002), 그리고 C 밴드를 각각 B 및 A 밴드들로 상향변환하기 위한 블록 상향 변환 기능들(2004 및 2006), 그리고 입력/출력 라인들(1814(1)-1814(4))과 함께 구성된다.

추가로, 수신 호환성 모듈(1820)은 밴드 A, B 및 C 필터들(2102, 2108 및 2110)을 포함한다. 모듈(1820)은 밴드 C 변환(2104 및 2106), 결합기(2118), 밴드 스탑 필터들(2120, 2112, 2114 및 2116), 및 입력/출력 라인들(1812(1)-1312(3) 및 1312(7))을 또한 포함한다.

또한, 장착해제된 시스템(1800)에서, 전원 장치 모듈(1804)인 전력 분배 제어(2202) 및 전력 버스(2204)를 포함하도록 구성된다. 구체적으로, 전력 버스는 GPS 유닛, 전력 증폭기들, 송신 섹션, 및 호환성 모듈과 같은, 장착해제된 시스템의 다양한 컴포넌트들에 전력을 공급한다.

이전에 설명된 바와 같이, ECM 시스템의 트랜시버는 위협들에 대한 서브-밴드들을 모니터링하고, 그 후 TDM 방식으로 ECM 신호들을 송신한다. 도 23은 차량 장착형(700), 고정형(1700), 및 장착해제된(1800) ECM 시스템들에서 트랜시버에 대한 ECM 동작 사이클(2316)을 갖는 트랜시버 타이밍 챠트를 도시한다. 타이밍 챠트 수신 사이클(2302)은 시간 순차적 방식으로 모니터링되는 특정 밴드 내부의 30개의 서브-밴드들을 포함한다. 따라서, 이 실시예에서, 시스템은 30개의 상이한 서브-밴드들에서 30개의 상이한 위협들을 식별할 수 있다(예를 들어, 밴드들 1/A, B, C 및 G은 각각 30개의 서브-밴드들을 갖도록 섹션화될 수 있다).

서브-밴드들에서 수신되는 신호들은 그들이 수신되는 바에 따라 순차적으로 패킷화되고, 그 후 위협들을 식별하기 위하여 ECM 시스템들의 신호 프로세싱 FPGA들로 연속하여 라우팅된다. 위협들이 서브-밴드들 중 임의의 서브-밴드에 존재하는 것으로 결정되면, 적절한 ECM 신호들이 생성된다.

ECM 신호들(예를 들어, 병렬로 6개, 그리고 전체 30개)은 그 후 주파수 멀티플렉싱되고, 송신 사이클(2314)에서 TDM 방식으로 송신된다. 예를 들어, 6개의 ECM 신호들은 6개의 서브-밴드들에서 발생할 수 있는 6개의 위협들을 동시에 처리하기 위하여 송신 윈도우(2304)에서 동시에 송신될 수 있다. 유사하게, 시스템은 그 후 6개의 다른 서브-밴드들에서 6개의 다른 위협들을 처리하기 위하여 윈도우(2306) 동안에 6개의 더 만은 ECM 신호들을 송신할 수 있다. 따라서 전체 송신 사이클(2314)에 걸쳐, 각각의 송신 윈도우(2304, 2306, 2308, 2310 및 2312)는 한번에 6개의 위협들을 그리고 전체 30개의 위협들을 처리하기 위하여 6개의 ECM 신호들을 수송할 수 있다. 모니터링된 서브-밴드들의 수 및 동시에 송신된 ECM 신호들의 수는 특정 시스템에 맞추기 위하여 변형될 수 있다는 것을 유념해야 한다.

ECM 시스템의 각각의 트랜시버는 도 23에 도시된 바와 같이 트랜시버 사이클(2316)을 수행할 수 있다. 이것은 다수의 트랜시버들(차량 장착형 및 고정형 ECM 시스템들에서)이 밴드들(예를 들어, A, B, C 및 G)을 동시에 모니터링하고 그러한 밴드들 내에 잠재적 위협들을 처리하도록 허용한다. 장착해제된 ECM 시스템(단 하나의 트랜시버만을 갖는)에서, ECM 동작 사이클(2316)은 밴드들 각각을 처리하기 위하여 단일 트랜시버에 의하여 반복될 수 있다(예를 들어, 밴드 1/A, B, C 및 G는 순차적으로 모니터링되고 처리될 수 있다).

발명이 특정 실시예들을 참고하여 본 명세서에서 예증되고 설명되나, 발명은 도시된 세부사항들로 제한되도록 의도되지 않는다. 그보다는, 발명의 범위를 벗어나지 않고 청구항들의 동등물들의 범주 및 범위 내에서 세부사항들에 대해 다양한 변형들이 이루어질 수 있다.

Claims

전자 대책(ECM: electronic countermeasure) 트랜시버로서,
개별적인 주파수 서브-밴드들에서 복수의 신호들을 순차적으로 수신하도록 구성되는 수신기;
프로세서 ― 상기 프로세서는,
상기 수신된 신호들을 패킷화(packetize)하고, 그리고 상기 수신된 신호 패킷들을 순차적으로 출력하도록 구성되는 수신 프로세서,
상기 수신된 신호 패킷들을 순차적으로 수신하고, 상기 수신된 신호들을 위협(threat)들로서 식별하며, 그리고 위협 식별 패킷들을 순차적으로 출력하도록 구성되는 위협 프로세서,
상기 위협 식별 패킷들을 순차적으로 수신하고, 상기 위협 식별 패킷들에 기초하여 ECM 패킷들을 생성하며, 그리고 상기 ECM 패킷들을 순차적으로 출력하도록 구성되는 ECM 프로세서, 및
상기 순차적인 ECM 패킷들을 병렬 ECM 신호들로 변환하고, 그리고 상기 병렬 ECM 신호들을 주파수 멀티플렉싱하도록 구성되는 송신 프로세서를 포함함 ―; 및
상기 위협들을 처리하기 위해 상기 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 상기 병렬 ECM 신호들을 동시에 송신하도록 구성되는 송신기
를 포함하는, 전자 대책(ECM) 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 수신된 신호들 및 상기 ECM 신호들을 개별적인 순차적 패킷들로 변환하도록 구성되는 패킷 생성기; 및
상기 수신기, 상기 프로세서 및 상기 송신기 사이에서 상기 패킷들을 순차적으로 라우팅하도록 구성되는 패킷 스위치
를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 트랜시버.
제1항에 있어서,
ECM을 수행하기 위해 상기 수신기, 상기 프로세서 및 상기 송신기를 제어하도록 구성되는 제어 프로세서를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 트랜시버.
제3항에 있어서,
상기 수신기, 상기 프로세서, 상기 송신기 및 상기 제어 프로세서를 프로그래밍하기 위한 프로그래밍 인터페이스를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 트랜시버.
전자 대책(ECM) 방법으로서,
a) 수신기에 의해, 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 복수의 신호들을 순차적으로 수신하는 단계;
b) 프로세서에 의해, 상기 순차적으로 수신된 신호들을 위협들로서 식별하고, 상기 식별된 위협들에 기초하여 복수의 ECM 신호들을 생성하며, 그리고 상기 ECM 신호들을 순차적으로 출력하는 단계; 및
c) 송신기에 의해, 상기 위협들을 처리하기 위해 상기 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 상기 ECM 신호들을 동시에 송신하는 단계
를 포함하고
단계 b)는,
(ⅰ) 상기 수신된 신호들을 패킷화하는 단계;
(ⅱ) 상기 수신된 신호들을 위협들로서 식별하고, 그리고 위협 식별 패킷들을 순차적으로 출력하는 단계;
(ⅲ) 상기 위협 식별 패킷들에 기초하여 ECM 패킷들을 생성하고, 그리고 상기 ECM 패킷들을 순차적으로 출력하는 단계; 및
(ⅳ) 상기 순차적인 ECM 패킷들을 병렬 ECM 신호들로 변환하고, 그리고 상기 병렬 ECM 신호들을 주파수 멀티플렉싱하는 단계
를 포함하고,
단계 c)는,
(ⅰ) 상기 병렬 ECM 신호들을 동시에 송신하는 단계
를 포함하는, 전자 대책(ECM) 방법.
제5항에 있어서,
트랜시버에 의해, 적어도 제1 주파수 밴드 및 제2 주파수 밴드의 주파수 서브-밴드들에서 단계들 a 내지 c를 반복하는 단계를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 방법.
제5항에 있어서,
적어도 제1 트랜시버 및 제2 트랜시버에 의해, 개별적인 제1 주파수 밴드 및 제2 주파수 밴드에서 단계들 a 내지 c를 수행하는 단계를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 방법.
제5항에 있어서,
주파수 밴드에서 M개의 주파수 서브-밴드들을 순차적으로 모니터링하는 단계; 및
제1 시간 기간에서, 상기 M개의 주파수 서브-밴드들 중 N개의 주파수 서브-밴드들에서 N개의 ECM 신호들을 동시에 송신하는 단계
를 더 포함하며, N 및 M은 정수들인, 전자 대책(ECM) 방법.
제8항에 있어서,
상기 제1 시간 기간에 뒤따르는 적어도 제2 시간 기간에서, 적어도 다른 N개의 주파수 서브-밴드들에서 적어도 다른 N개의 ECM 신호들을 동시에 송신하는 단계를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 방법.
제5항에 있어서,
P개의 연속적인 시간 기간들에 걸쳐 한번에 N개씩 M개의 ECM 신호들을 송신함으로써, M개의 위협들을 처리하는 단계를 더 포함하며, M = N*P이고, M, N 및 P는 정수들인, 전자 대책(ECM) 방법.
제5항에 있어서,
상기 수신된 신호들 및 상기 ECM 신호들을 개별적인 순차적 패킷들로 변환하는 단계; 및
상기 수신기, 상기 프로세서 및 상기 송신기 사이에서 상기 패킷들을 순차적으로 라우팅하는 단계
를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 방법.
제5항에 있어서,
다양한 ECM 프로세스들을 수행하기 위해 상기 수신기, 상기 프로세서 및 상기 송신기를 프로그래밍하는 단계를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 방법.
전자 대책(ECM) 트랜시버로서,
개별적인 주파수 서브-밴드들에서 복수의 신호들을 순차적으로 수신하도록 구성되는 수신기;
상기 복수의 신호들을 순차적으로 수신하고, 상기 수신된 신호들을 위협들로서 식별하고, 상기 위협들에 기초하여 ECM 신호들을 생성하며, 그리고 상기 ECM 신호들을 순차적으로 출력하도록 구성되는 프로세서;
상기 위협들을 처리하기 위해 상기 개별적인 주파수 서브-밴드들에서 상기 ECM 신호들을 동시에 송신하도록 구성되는 송신기;
상기 수신된 신호들 및 상기 ECM 신호들을 개별적인 순차적 패킷들로 변환하도록 구성되는 패킷 생성기; 및
상기 수신기, 상기 프로세서 및 상기 송신기 사이에서 상기 패킷들을 순차적으로 라우팅하도록 구성되는 패킷 스위치
를 포함하는, 전자 대책(ECM) 트랜시버.
제13항에 있어서,
상기 수신된 신호들을 패킷화하고, 그리고 상기 수신된 신호 패킷들을 상기 프로세서에 순차적으로 출력하도록 구성되는 수신 프로세서를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 트랜시버.
제14항에 있어서,
상기 수신된 신호 패킷들을 순차적으로 수신하고, 상기 수신된 신호들을 위협들로서 식별하며, 그리고 위협 식별 패킷들을 순차적으로 출력하도록 구성되는 위협 프로세서를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 트랜시버.
제15항에 있어서,
상기 위협 식별 패킷들을 순차적으로 수신하고, 상기 위협 식별 패킷들에 기초하여 ECM 패킷들을 생성하며, 그리고 상기 ECM 패킷들을 순차적으로 출력하도록 구성되는 ECM 프로세서를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 트랜시버.
제16항에 있어서,
상기 순차적인 ECM 패킷들을 병렬 ECM 신호들로 변환하고, 그리고 복합 상향변환 및 필터링을 통해 상기 병렬 ECM 신호들을 주파수 멀티플렉싱하도록 구성되는 송신 프로세서를 더 포함하는, 전자 대책(ECM) 트랜시버.
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