KR101705348B1 - 대방사 유도무기용 탐색기 - Google Patents

대방사 유도무기용 탐색기 Download PDF

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Abstract

대방사 유도무기용 탐색기를 공개한다. 본 발명은 대방사 유도무기의 관형의 동체 측면 둘레에 배치되는 복수개의 측면 안테나 및 복수개의 측면 안테나에서 감지한 전파신호를 인가받아, 전파신호와 복수개의 측면 안테나 중 전파신호를 수신한 측면 안테나가 배치된 방향을 분석하여 표적의 위치를 판별하는 수신기를 포함한다.

Description

대방사 유도무기용 탐색기{SEEKER FOR ANTI-RADIATION GUIDANCE WEAPON}
본 발명은 탐색기에 관한 것으로, 특히 대방사 유도무기용 탐색기에 관한 것이다.
각종 무기 체계의 급속한 발전은 국가 안보에 큰 장애 요소가 되고 있다. 특히 고성능 레이더의 탐지 성능을 기반으로 하는 장거리 무기는 아군의 주요 거점에 대해 선제 타격을 수행하는 매우 큰 위협 요소로서, 유사시에 반드시 선제 요격하여 무력화해야 할 필요성이 있다. 뿐만 아니라 현재와 같이 전자전 기반의 전투 체계에서 레이더는 사람의 눈과 같은 역할을 수행하기 때문에, 각종 최첨단의 무기보다도 더 중요한 임무를 수행한다고 볼 수 있다.
이렇게 현재 전투 체계에서 레이더의 중요도가 높아짐에 따라 최근에는 대방사 유도무기가 개발되고 있다. 대방사 유도무기는 적의 레이더에서 발사되는 전파신호를 따라 레이더에 접근하여, 이를 파괴하는 유도무기를 의미한다. 즉 대방사 유도무기는 적의 무기 체계의 근간이 되는 레이더를 조기에 요격함으로써, 적의 무기 체계를 무력화 시키는 것을 목적으로 고안된 무기 체계이다.
상기한 바와 같이 대방사 유도무기는 적의 레이더에서 발사되는 전파신호를 감지하여 추적하므로 통상적으로 수동 탐색기(passive seeker)를 구비한다. 그러나 수동 탐색기는 표적을 탐지하기 위한 신호를 직접 방사하지 않기 때문에, 표적이 되는 레이더 장치에서 전파신호를 방사하지 않거나, 방사되는 전파신호가 대방사 유도무기의 탐색기가 탐지할 수 있는 주파수 범위 내에 포함되어 있지 않으면 표적을 탐지하지 못한다는 한계가 있다. 따라서 대방사 유도무기가 필요로 하는 성능을 발휘하지 못하게 되는 문제가 있다.
한국 공개 특허 제10-2006-0036439호 (2006.04.28 공개)
본 발명의 목적은 다양한 주파수 대역의 전파신호를 탐지하는 수동 탐색뿐만 아니라 능동 탐색을 함께 수행하여 다양한 환경 조건에서 표적을 탐지할 수 있는 대방사 유도무기용 탐색기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 대방사 유도무기용 탐색기는 대방사 유도무기의 관형의 동체 측면 둘레에 배치되는 복수개의 측면 안테나; 및 상기 복수개의 측면 안테나에서 감지한 전파신호를 인가받아, 상기 전파신호와 상기 복수개의 측면 안테나 중 상기 전파신호를 수신한 측면 안테나가 배치된 방향을 분석하여 표적의 위치를 판별하는 수신기; 를 포함한다.
상기 수신기는 상기 복수개의 측면 안테나 중 대응하는 측면 안테나에서 감지한 전파신호를 수신하여, 국부 발진 신호와 합성하여 기설정된 중간 주파수 대역의 신호로 하향 변환하는 복수개의 수신 채널부; 스위치 제어 신호에 응답하여 상기 복수개의 수신 채널부 중 하나의 수신 채널을 선택하고, 선택된 수신채널에서 인가되는 신호를 전달하는 스위치; 상기 스위치에서 전달되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터; 및 상기 국부 발진 신호를 생성하여 상기 복수개의 수신 채널부 각각으로 전송하고, 상기 스위치 제어 신호를 생성하며, 상기 스위치 제어 신호에 따라 상기 복수개의 측면 안테나 중 상기 디지털 신호에 대응하는 상기 전파신호를 감지한 측면 안테나를 판별하여 상기 전파신호를 방사한 표적의 방향을 확인하고, 상기 디지털 신호를 이용하여 상기 표적의 거리를 분석하여, 상기 표적의 위치를 판별하는 신호 처리부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 처리부는 상기 전파신호를 감지한 측면 안테나가 복수개이면, 상기 전파신호의 세기를 가장 강하게 수신한 측면 안테나의 배치 방향에 따라 상기 표적의 방향을 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 처리부는 상기 복수개의 수신 채널부 각각으로 전송되는 상기 국부 발진 신호의 주파수를 미리 지정된 주파수 범위 내에서 기설정된 단위로 점차로 가변하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수개의 측면 안테나는 각각 서로 다른 기지정된 주파수 범위를 감지하기 위한 복수개의 측면 안테나 그룹으로 구분되고, 상기 복수개의 측면 안테나 그룹 각각의 복수개의 측면 안테나들은 상기 동체의 측면에 서로 교대로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 처리부는 상기 복수개의 측면 안테나 그룹 각각이 감지하는 주파수 범위에 따라 상기 복수개의 측면 안테나 그룹 각각의 복수개의 측면 안테나에 대응하여, 서로 다른 주파수 대역 범위에서 가변되는 상기 국부 발진 신호를 상기 복수개의 수신 채널부로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수개의 측면 안테나 각각은 사각 스파이럴 안테나로 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 대방사 유도무기용 탐색기는 상기 관형의 동체에서 상기 대방사 유도무기의 진행 방향 일단에 배치되는 전면 안테나; 및 송신 신호를 생성하여 상기 전면 안테나를 통해 방사하며, 상기 송신 신호가 반사된 반사 신호를 상기 전면 안테나를 통해 인가받아 분석하여, 상기 표적의 위치를 판별하는 송수신기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전면 안테나는 짐벌을 이용하여 상기 동체 일단에 거치되는 슬롯 배열 안테나인 것을 특징으로 한다.
상기 송수신기는 상기 대방사 유도무기가 발사되면, 상기 송신 신호를 생성하지 않고 상기 수신기와 함께 상기 표적에서 방사되는 상기 전파신호를 감지하여 상기 표적의 위치를 판별하며, 상기 수신기가 이전 감지한 상기 전파신호를 감지하지 못하거나, 상기 수신기가 판별한 상기 표적의 위치가 기설정된 기준 거리 이내이면, 상기 송신 신호를 생성하고, 상기 반사 신호를 인가받아 상기 표적을 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 송수신기는 기저대역 신호를 인가받아 위상 및 주파수 조절하여 국부 발진 신호를 생성하는 주파수 합성부; 상기 국부 발진 신호를 인가받아 주파수 상향 변환하고 증폭하여 상기 송신 신호를 생성하는 송신부; 상기 수신 신호를 인가받아, 상기 수신 신호로부터 합 채널 신호, 고각 차 채널 신호 및 방위각 차 채널 신호를 추출하고, 추출된 상기 합 채널 신호, 상기 고각 차 채널 신호 및 상기 방위각 차 채널 신호의 주파수를 상기 국부 발진 신호와 합성하여 주파수 하향 변환한 후, 디지털 신호로 변환하는 모노펄스 수신부; 상기 송신 신호를 인가받아 상기 전면 안테나로 전송하고, 상기 전면 안테나에서 인가되는 반사 신호를 상기 모노펄스 수신부로 전달하는 순환기; 및 상기 기저대역 신호를 생성하여 상기 주파수 합성기로 전송하고, 디지털 신호로 변환된 상기 합 채널 신호, 상기 고각 차 채널 신호 및 상기 방위각 차 채널 신호를 분석하여 상기 표적의 위치를 판별하는 신호처리부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 대방사 유도무기용 탐색기는 대방사 유도무기의 동체 관형 측면 둘레에 각각 서로 다른 복수개의 주파수 대역의 전파신호를 감지하는 안테나가 수동 탐색을 위해 서로 교대로 배치되어, 표적에서 방사된 다양한 주파수대역의 전파신호를 탐지할 수 있을 뿐만 아니라, 넓은 탐지 범위로 표적을 탐지할 수 있다. 또한 복수개의 안테나가 관형 동체 측면 둘레에 교대로 배치되어 있으므로, 각각의 안테나를 통해 인가되는 전파신호의 세기를 분석하여, 현재 대방사 유도무기의 진행 방향에 대해 표적의 상대 위치를 용이하게 파악할 수 있다. 뿐만 아니라, 관형 동체의 전방에 능동 탐색과 수동 탐색을 모두 수행할 수 있는 안테나가 짐벌 구조로 장착됨에 따라 표적에서 전파신호가 방사되지 않는 경우에도 대방사 유도무기가 용이하게 표적을 탐색하여 추적할 수 있도록 한다.
도1 은 본 발명의 일실시예에 따른 대방사 유도무기용 탐색기를 구비하는 대방사 유도무기를 나타낸다.
도2 및 도3 은 도1 의 대방사 유도무기용 탐색기가 복수개의 측면 안테나를 통해 표적을 감지하는 방법의 일예를 나타낸다.
도4 는 도1 의 측면 안테나의 상세 구성을 나타낸다.
도5 는 도1 의 전면 안테나의 상세 구성을 나타낸다.
도6 은 측면 안테나와 연결되는 수신부 구성의 일예를 나타낸다.
도7 은 전면 안테나와 연결되는 송수신부 구성의 일예를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도1 은 본 발명의 일실시예에 따른 대방사 유도무기용 탐색기를 구비하는 대방사 유도무기를 나타내고, 도2 및 도3 은 도1 의 대방사 유도무기용 탐색기가 복수개의 측면 안테나를 통해 표적을 감지하는 방법의 일예를 나타낸다.
도1 을 참조하면, 대방사 유도무기(100)는 내부에 신관과 작약 및 연료 등이 배치되는 관형의 동체(110)를 갖는다. 관형의 동체(110)는 통상적으로 원통형으로 구현되지만 경우에 따라서는 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한 도1 에 도시된 바와 같이, 관형의 동체(110)는 대방사 유도무기(100)가 고속 이동 시에 공기의 저항을 줄일 수 있도록 진행 방향으로의 일단이 첨부로 형성될 수 있다.
그리고 본 발명에서 대방사 유도무기용 탐색기는 전면 안테나(FANT)와 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2)를 구비한다. 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2)는 수동 탐색을 위한 안테나로서 동일한 안테나가 복수개로 구비되어, 관형의 동체(110)의 측면 둘레에 배치될 수도 있으나, 도1 에 도시된 바와 같이 서로 다른 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2)가 관형의 동체(110)의 측면 둘레에 서로 교대로 배치될 수도 있다. 여기서 수동 탐색을 위한 복수개의 측면 안테나가 제1 안테나(SANT1) 및 제2 안테나(SANT2)로 구분되어 구비되는 것은 대방사 유도무기용 탐색기가 서로 다른 주파수 대역의 전파신호를 각각 감지할 수 있도록 하기 위해서이다.
본 발명에서 복수개의 측면 안테나 중 제1 안테나(SANT1)는 0.5 ~ 2GHz의 주파수 대역을 감지하고, 제2 안테나(SANT2)는 2 ~ 18GHz의 주파수 대역을 감지하도록 형성될 수 있다.
기존에 군사용 레이더는 L 대역과 X 대역의 전파신호를 주로 이용하고 있다. 그리고 대방사 유도무기용 탐색기는 개발 목적 상, 다양한 레이더에서 방사하는 여러 주파수 대역의 전파신호를 모두 감지할 수 있어야 한다. 그러나 단일 종류의 안테나로 L 대역과 X 대역의 전파신호를 모두 감지할 수 있는 안테나를 개발하기는 매우 어렵다. 이에 본 발명에서는 대방사 유도무기용 탐색기가 복수개의 제1 안테나(SANT1) 및 복수개의 제2 안테나(SANT2)를 구비하여 서로 다른 주파수 대역의 전파신호를 감지하기 할 수 있도록 한다.
도1 에서는 2 종류의 측면 안테나(SANT1, SANT2)로 0.5 ~ 18GHz 주파수 대역의 전파신호를 감지하는 것으로 설명하였으나, 측면 안테나는 더 좁은 주파수 대역의 신호를 감지하는 3종류 이상의 안테나를 구비할 수 있다. 또한 만일 대방사 유도무기용 탐색기가 측면 안테나를 통해 감지하고자 하는 전파신호가 특정 주파수 대역(예를 들면 0.5 ~ 2GHz)의 전파신호로 한정된다면, 측면 안테나는 한 종류의 안테나(SANT1)만을 구비하여도 무방하다.
그리고 도2 및 도3 에 도시된 바와 같이, 관형의 동체(110)의 측면 둘레에 배치되는 복수개의 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2)는 대방사 유도무기의 진행 방향을 기준으로 기설정된 각도 범위 내에서 전파신호를 감지하는 기존의 대방사 유도무기용 탐색기에 비해 표적(TG)에서 방사되는 전파신호를 감지할 수 있는 탐지 각도 및 탐지 범위를 크게 넓힐 수 있다. 대방사 유도무기용 탐색기의 신호처리부(미도시)가 각각의 안테나(SANT1, SANT2)를 통해 인가되는 신호의 세기를 비교 분석함으로써, 대방사 유도무기의 현재 자세를 기준으로 표적(TG)인 레이더의 상대 위치를 매우 용이하게 파악할 수 있다는 장점이 있다.
이때 복수개의 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2) 각각이 전파신호를 감지하는 방향은 도2 및 도3 에 도시된 바와 같이, 대방사 유도무기(100)의 진행 방향 측으로 조절될 수 있다.
한편 복수개의 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2) 각각은 일예로 스파이럴 안테나(Spiral Antenna)로 구현될 수 있다. 이는 기존의 대방사 유도무기용 탐색기의 안테나가 제3 안테나(FANT)와 같이 관형 동체(110)의 일단에 배치되는데 반해, 복수개의 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2)는 관형 동체(110)의 측면에 배치되기 때문에 배치 구조에 따른 공간 효율성 및 탐지 성능을 향상시킬 수 있는 안테나로 스파이럴 안테나가 적합하기 때문이다.
특히 본 발명에서는 복수개의 제1 안테나(SANT1) 및 복수개의 제2 안테나(SANT2) 각각이 사각 평판형 스파이럴 안테나로 구현될 수 있다. 사각 평판형 스파이럴 안테나로 구현되는 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2)는 도1 에 도시된 바와 같이, 스파이럴 패턴 형상의 차이에 따라 각각 감지하는 전파신호의 주파수 대역이 구분될 수 있다.
제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2)의 구조에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
한편 전면 안테나인 제3 안테나(FANT)는 능동 탐색을 위해 구비되는 안테나로서, 관형 동체(110)에서 대방사 유도무기의 진행 방향에 배치된다. 제3 안테나(FANT)는 관형 동체(110)의 일단에 배치되므로, 관형의 동체(110)의 측면에 배치되는 복수개의 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2)에 비교하여 상대적으로 배치 공간이 넓다. 따라서 제3 안테나(FANT)는 도1 에 도시된 바와 같이, 탐지 방향 및 거리에 대한 조절이 용이한 도파관 슬롯 배열 안테나(Waveguide Slot Array Antenna)로 구현될 수 있다. 그리고 제3 안테나는 지향 방향이 조절될 수 있도록 관형 동체(110)의 일단에 짐벌(gimbal)을 통해 결합될 수 있다.
그리고 제3 안테나(FANT)는 능동 탐색(active seek)을 위한 안테나이므로, 기설정된 주파수 대역의 탐색 신호를 방사하고, 방사된 탐색 신호의 반사 신호를 수신할 수 있다. 여기서 탐색 신호는 일 예로 26.5 ~ 40 GHz 의 Ka 대역의 주파수 대역을 가질 수 있다.
상기에서는 제3 안테나(FANT)가 능동 탐색을 위한 안테나인 것으로 설명하였으나, 일반적으로 능동 탐색기는 수동 탐색기에 송신부가 추가된 구성이므로, 능동 탐색기는 필요에 따라 수동 탐색기로 운용할 수도 있다. 즉 제3 안테나(FANT)는 수동 탐색 시에도 사용될 수 있다.
본 발명에서는 전면 안테나(FANT)와 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2)가 서로 다른 주파수 대역의 전파신호를 감지할 수 있도록 구성됨에 따라, 표적(TG)에서 어떠한 주파수 대역의 전파신호를 이용하더라도 표적(TG)을 용이하게 수동 탐색할 수 있다. 뿐만 아니라, 전면 안테나(FANT)는 능동 탐색 시에도 사용할 수 있으므로, 표적(TG)에서 전파신호가 방사되지 않는 경우에도 표적(TG)을 추적할 수 있다. 또한 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2)가 관형의 동체(110)의 측면 둘레에 배치됨에 따라 대방사 유도무기의 현재 자세에 무관하게 360도 전방향에서 매우 광범위한 범위를 감지할 수 있으며, 전면 안테나(FANT)와의 간섭을 최소화할 수 있다. 특히 대방사 유도무기는 도2 에서와 같이 일반적으로 지상에서 상공으로 발사되기 때문에, 안테나가 측면에 배치되면 표적(TG)에서 방사되는 전파신호를 조기에 효과적으로 감지할 수 있다는 장점도 있다.
도4 는 도1 의 측면 안테나의 상세 구성을 나타낸다.
도4 에서 (a)는 측면 안테나의 사시도를 나타내고, (b)는 상면도를 나타내며, (c)는 배면도를 나타낸다. 상기한 바와 같이 복수개의 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2) 각각은 사각 평판형 스파이럴 안테나로 구현될 수 있다.
스파이럴 안테나는 광대역 주파수 범위에서 원편파 특성과 입력 임피던스가 거의 변화가 없는 광대역 안테나로 전자파 에너지의 효과적인 사용에 기초를 둔 전자전 전술, 즉 광대역 주파수 범위의 위협신호를 탐지, 식별 및 전파를 방해하는 전술에 매우 중요한 센서로 사용되고 있다. 또한, 스파이럴 안테나는 주파수의 변화에 따른 안테나의 길이 변화를 암(arm)(SA)의 주회 각도로 표현할 수 있기 때문에 안테나의 물리적인 크기 변화를 회전각도의 변화로 대치할 수 있어 소형, 경량의 특성을 가지고 있다. 즉 전면 유전체 기판 상에 에칭되어 형성되는 스파이럴 암은 기설정된 주파수의 신호를 수신하기 위해 구성되며, 수신할 전파신호의 주파수 대역에 따라 암(arm)의 길이, 폭 및 간격이 조절된다.
본 발명에서 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2)는 캐비티백 스파이럴 안테나(Cavity backed Spiral Antenna)로 구현될 수 있다. 캐비티백 스파이럴 안테나는 양방향 전파 방사가 가능한 스파이럴 암(SA)을 유전체 기판위에 에칭(etching)시키고, 캐비티(cavity)와 흡수체로서 한쪽방향의 방사를 막아 안테나 패턴 앞쪽방향 한 방향으로 방사되도록 제작되어 주변에 영향을 최소화하도록 구성된다. 즉 관형의 동체(110)의 측면에 인접하여 배치되는 복수개의 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2)에 미치는 영향을 최소화 할 수 있다. 비록 본 발명에서 제1 및 제2 안테나(SANT1, SANT2)는 수동 탐색을 위해 사용되어, 직접적으로 전파를 방사하지 않지만, 수신된 전파신호가 반사되어 인접한 안테나에 영향을 미치는 것 또한 최소화할 수 있다.
그리고 캐비티백 스파이럴 안테나의 후면에는 수신된 전파신호를 수신부(미도시)로 전송하기 위한 포트(PO)가 구현된다. 여기서 포트(PO)는 일예로 SMA(Sub Miniature version A) 타입 커넥터 포트로 구현될 수 있다.
도5 는 도1 의 전면 안테나의 상세 구성을 나타낸다.
도5 에서 (a)는 전면 안테나의 상면도를 나타내고, (b)는 배면도를 나타내며, (c)는 전면 안테나의 배면에 결합되는 수신부의 형상을 나타낸다.
전면 안테나를 구성하는 제3 안테나(FANT)는 상기한 바와 같이 도파관 슬롯 배열 안테나로서 구현될 수 있으며, 도파관 슬롯 배열 안테나는 도파관 벽면, 원통형 도체 표면 또는 평면 도체판상에 적어도 하나의 슬롯(slot)이 포함된 슬롯부 생성한 후, 슬롯부에 급전함으로써 도파관 슬롯을 전파의 방사체로 작용시키는 안테나를 의미한다. 도파관 슬롯 배열 안테나는 고이득, 고효율의 평면형 안테나로서, 우수한 교차 편파 특성과 높은 송수신 전력의 처리가 가능하고 구조적으로 튼튼하기 때문에 통신용이나 레이더용 시스템 등에 많이 적용되고 있다.
도5 에 도시된 바와 같이, 제3 안테나(FANT)는 전면에 복수개의 슬롯(SL)이 형성되고, 후면에는 복수개의 슬롯(SL)에 급전하는 급전부로서 도파관 형태의 포트(WPO)가 형성되며, 송수신부(TRV)가 도파관 포트(WPO)를 통해 복수개의 슬롯(SL)으로 급전함으로써 기설정된 주파수 대역의 신호를 방사할 수 있도록 구성된다.
복수개의 슬롯(SL)의 형태 및 배치는 방사하고자 하는 신호의 주파수 대역에 따라 다양하게 조절될 수 있으며, 본 발명에서는 상기한 바와 같이 제3 안테나(FANT)가 Ka 대역의 신호를 송신 및 수신할 수 있도록 구성되는 것으로 가정한다.
또한 본 발명에서 제3 안테나(FANT)를 구성하는 도파관 슬롯 배열 안테나는 일예로 모노펄스 레이더를 위한 안테나로서 모노펄스 신호를 송신 및 수신하도록 구성되는 가정한다. 모노펄스 레이더는 일반적으로 타겟에서 반사된 신호로부터 거리, 속도 및 각도 정보를 얻기 위해 합 채널(SUM), 방위각 차 채널(ΔAZ) 및 고각 차 채널(ΔEL)을 획득한다.
이에 따라 제3 안테나(FANT)에서 도파관 포트(WPO)는 복수개의 슬롯(SL)으로 인가된 신호를 송수신부(TRV)의 매직-T(Magic-T) 도파관(미도시)으로 전송하고, 매직-T 도파관은 수신된 신호로부터 합 채널 신호(SUM), 고각 차 채널 신호(ΔEL) 및 방위각 차 채널 신호(ΔAZ)를 기설정된 방식으로 추출한다.
여기서 송수신부(TRV)는 도파관 포트(WPO)에 연결되는 U자 형태로 형성되어 제3 안테나(FANT)의 배면에 배치됨으로써, 짐벌(미도시)에 거치되는 제3 안테나(FANT)와 송수신기(TRV)의 결합 구조를 간략하게 하며, 소형으로 제작될 수 있도록 한다.
도6 은 측면 안테나와 연결되는 수신부 구성의 일예를 나타낸다.
본 발명에서는 수동 탐색을 수행하는 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2)를 위한 수신기(RV)와 수동 탐색과 능동 탐색을 모두 수행하는 전면 안테나(FANT)를 위한 송수신기(TRV)를 별도로 구비하는 것으로 가정하여 설명한다.
도6 에 도시된 바와 같이, 수신부(RCV)는 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2) 각각에 대응하는 복수개의 수신 채널부와 스위치(SW), AD 컨버터(ADC) 및 신호처리부(DSP)를 구비한다. 복수개의 수신 채널부 각각은 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2) 중 대응하는 측면 안테나와 연결되어 전파신호를 인가 받는다.
복수개의 수신 채널부 각각은 리미터(LTM), 제1 감쇄기(ATT1), 저잡음 증폭기(LNA), 증폭기(AMP), 혼합기(MX), 대역 통과 필터(BPF) 및 제2 감쇄기(ATT2)를 구비하여, 대응하는 측면 안테나(SANT1, SANT2)에서 인가되는 전파신호를 미리 지정된 중간주파수(intermediate frequency) 대역의 IF 신호로 하향 변환한다. 한다. 리미터(LTM)는 재밍(Jamming) 신호와 같은 높은 전력의 방해 신호가 인가되어 수신부가 파손되는 것을 방지하기 위해, 측면 안테나(SANT1, SANT2)에서 인가되는 전파신호의 전력 레벨을 제한하여 전송한다. 제1 및 제2 감쇄기(ATT1, ATT2)는 리미터(LTM)를 통과한 신호의 신호 레벨을 후단에서 처리하기에 적합한 신호 레벨로 감쇄한다. 저잡음 증폭기(LNA)는 제1 감쇄기(ATT1)에서 감쇄되어 인가되는 신호를 저잡음 증폭하고, 증폭기(AMP)는 저잡음 증폭된 신호를 다시 증폭하여 신호대 잡음비를 개선한다. 한편 혼합기(MX)는 증폭기(AMP)에서 인가되는 신호를 신호처리부(DSP)에서 인가되는 국부 발진 신호(LO1, LO2) 중 대응하는 국부 발진 신호와 혼합하여 중간주파수 대역의 신호로 하향 변환한다. 대역 통과 필터(BPF)는 하향 변환된 신호를 대역 통과 필터링하여 노이즈를 제거한다.
한편 스위치(SW)는 복수개의 수신 채널부 중 신호 처리부(DSP)의 제어에 따라 지정되는 수신 채널부를 선택하여, 제2 감쇄기(ATT2)에서 인가되는 신호를 AD 컨버터(ADC)로 전송하고, AD 컨버터(ADC)는 스위치(SW)에서 인가되는 신호를 AD 변환하여 신호 처리부(DSP)로 전송한다.
신호 처리부(DSP)는 서로 다른 주파수 대역을 감지하는 제1 및 제2 안테나로 구분된 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2)를 통해 수신될 수 있는 주파수 대역의 전파신호를 분석할 수 있도록 제1 및 제2 국부 발진 신호(LO1, LO2)를 생성하여, 대응하는 혼합기(MX)로 전송하고, 생성되는 제1 및 제2 국부 발진 신호(LO1, LO2)의 주파수를 각각 기설정된 범위에서 기설정된 주파수 단위로 가변할 수 있다. 만일 측면 안테나가 단일 종류의 안테나만을 구비한다면, 신호 처리부(DSP)는 하나의 국부 발진 신호(LO)를 생성하여 복수개의 수신 채널부의 모든 혼합기로 동일한 국부 발진 신호(LO)를 전송할 수 있다. 그리고 신호 처리부(DSP)는 스위치(SW)를 제어하여, 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2)에 대응하는 복수개의 수신 채널부 중 AD 컨버터(ADC)로 신호를 전송할 수신 채널부를 선택함으로써, 하나의 AD 컨버터(ADC)와 하나의 신호처리부(DSP)만으로도 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2)에서 감지되는 신호를 모두 분석할 수 있도록 한다. 신호 처리부(DSP)는 스위치(SW)를 제어하기 위해 스위치 제어 신호를 생성하여 스위치(SW)로 전송할 수 있다. 또한 신호 처리부(DSP)는 AD 컨버터(ADC)에서 AD 변환된 신호를 인가받아 분석하여, 표적의 위치를 판별한다. 신호 처리부(DSP)는 스위치(SW)의 제어 상태에 따라, 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2) 중 현재 분석된 신호가 수신된 측면 안테나를 판별할 수 있으며, 복수개의 측면 안테나(SANT1, SANT2)에서 감지된 신호들을 비교하여 전파신호가 발생된 방향을 판단할 수 있다.
도6 에서는 설명의 편의를 위해 신호 처리부(DSP)가 직접 적어도 하나의 국부 발진 신호(LO1, LO2)를 생성하는 것으로 설명하였으나, 수신부(RCV)는 복수개의 국부 발진 신호를 생성하기 위한 주파수 합성부(미도시)를 신호 처리부(DSP)와 별도로 구비하고, 신호 처리부(DSP)가 주파수 합성부를 제어하여, 적어도 하나의 국부 발진 신호(LO1, LO2)를 생성할 수 있다. 주파수 합성부는 일예로 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 로 구현될 수 있다.
도7 은 전면 안테나와 연결되는 송수신부 구성의 일예를 나타낸다.
송수신부(TRV)는 송신부(TV)와 모노 펄스 수신부(RV), 주파수 합성기(FG), 디지털 처리부(DP) 및 신호처리부(DSP)를 구비한다. 우선 디지털 처리부(DP)의 치 제어 오실레이터(Numerically Controlled Oscillator : 이하 NCO)(NCO)가 신호처리부(DSP)의 제어에 따라 기설정된 주파수 범위에서 주파수가 증가하는 기저 대역 신호를 생성하여 주파수 합성기(FS)로 전송한다. 주파수 합성기(FS)는 디지털 처리부(DSP)에서 인가되는 기저 대역 신호를 위상 및 주파수 조절하여 국부 발진 신호(LO)를 생성한다.
송신부(TV)는 국부 발진 신호(LO)를 인가받아 주파수를 상향 변환하고 증폭하여 순환기(CIR)로 송신 신호를 전송하고, 순환기(CIR)는 송신 신호를 전면 안테나(FANT)로 전달하여, 전면 안테나(FANT)가 송신 신호를 방사하도록 한다.
한편, 전면 안테나(FANT)는 방사된 송신 신호가 표적에 반사되어 수신되는 수신 신호를 도파관 형태의 포트(WPO)를 통해 모노 펄스 수신부(RV)의 순환기(CIR)로 전달하고, 순환기(CIR)는 수신 신호를 비교기(COM)로 전송한다. 여기서 비교기(COM)는 상기한 바와 같이 매직-T 도파관으로 구현될 수 있으며, 수신 신호로부터 합 채널 신호(SUM), 고각 차 채널 신호(ΔEL) 및 방위각 차 채널 신호(ΔAZ)를 기설정된 방식으로 추출한다.
추출된 합 채널 신호(SUM), 고각 차 채널 신호(ΔEL) 및 방위각 차 채널 신호(ΔAZ)는 각각 대응하는 저잡음 증폭기(LNA)로 인가되어 저잡음 증폭된 후, 증폭기(AMP)에서 증폭된다. 그리고 증폭된 합 채널 신호(SUM), 고각 차 채널 신호(ΔEL) 및 방위각 차 채널 신호(ΔAZ) 각각은 대응하는 혼합기(MX)로 인가되어, 주파수 합성기(FS)에서 인가되는 국부 발진 신호와 합성됨으로써, 중간 주파수 대역의 IF 신호로 하향 변환된다. 하향 변환된 합 채널 신호(SUM), 고각 차 채널 신호(ΔEL) 및 방위각 차 채널 신호(ΔAZ)는 대역 통과 필터(BPF)에 의해 필터링된 후, AC 컨버터(ADC)에서 디지털 신호로 변환되어 디지털 처리부(DP)로 전송된다.
디지털 처리부(DP)의 디지털 다운 컨버터(Digital Down Converter : DDC)는 모노펄스 수신부(RV)에서 인가되는 중간 주파수 대역으로 하향 변환되고 디지털 변환된 합 채널 신호(SUM), 고각 차 채널 신호(ΔEL) 및 방위각 차 채널 신호(ΔAZ)를 기저 대역의 신호로 다시 하향 변환하고, 데시메이션 필터(DEC)는 기저 대역의 신호로 하향 변환된 합 채널 신호(SUM), 고각 차 채널 신호(ΔEL) 및 방위각 차 채널 신호(ΔAZ)의 데시메이션(decimation) 처리함으로써 대역폭을 줄여 신호처리부(DSP)에서의 연산처리가 용이하도록 한다.
펄스 압축부(PCM)는 데시메이션된 합 채널 신호(SUM), 고각 차 채널 신호(ΔEL) 및 방위각 차 채널 신호(ΔAZ)를 펄스 압축하여 신호대 잡음비와 거리 해상도를 증가 시킨다.
신호처리부(DSP)는 펄스 압축부(PCM)에서 펄스 압축된 합 채널 신호(SUM), 고각 차 채널 신호(ΔEL) 및 방위각 차 채널 신호(ΔAZ)를 분석하여 표적의 거리 정보, 각도 정보 및 속도 정보를 획득한다.
상기에서는 신호 처리부(DSP)와 디지털 처리부(DP)를 별도의 구성 요소로 도시하였으나, 디지털 처리부(DP)는 신호 처리부(DSP)에 포함되어 구성될 수 있다.
한편 전면 안테나(FANT)는 상기한 바와 같이, 능동 탐색뿐만 아니라 수동 탐색 시에도 사용될 수 있다. 그리고 전면 안테나(FANT)가 수동 탐색을 위해 사용되는 경우, 주파수 합성기(FS)는 능동 탐색시와 마찬가지로 국부 발진 신호(LO)를 생성하여, 수신부(RV)로 전송하지만, 송신부(TV)는 신호처리부(DSP)의 제어에 따라 비활성화된다. 그리고 수신부(RV)의 순환기(CIR)은 전면 안테나(FANT)에서 인가되는 전파신호를 항시 비교기(COM)로 전달할 수 있다.
도6 및 도7 의 신호처리부(DSP)는 각각 개별적으로 구비되는 구성요소일 수도 있으나, 하나의 장치로 통합되어도 무방하다. 그리고 신호처리부(DSP)는 유도무기의 제어부(미도시)와 기지정된 방식으로 통신을 수행하여, 대방사 유도무기의 현재 상태에 따라 수동 탐색 모드 또는 능동 탐색 모드를 선택하여 표적을 탐색하며, 감지된 표적의 위치를 제어부로 전달하여, 제어부가 대방사 유도무기의 진행 방향을 표적 방향으로 조절하도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 대방사 유도무기의 관형의 동체 측면 둘레에 배치되는 복수개의 측면 안테나; 및
    상기 복수개의 측면 안테나에서 감지한 전파신호를 인가받아, 상기 전파신호와 상기 복수개의 측면 안테나 중 상기 전파신호를 수신한 측면 안테나가 배치된 방향을 분석하여 표적의 위치를 판별하는 수신기; 를 포함하고,
    상기 수신기는
    상기 복수개의 측면 안테나 중 대응하는 측면 안테나에서 감지한 전파신호를 수신하여, 국부 발진 신호와 합성하여 기설정된 중간 주파수 대역의 신호로 하향 변환하는 복수개의 수신 채널부;
    스위치 제어 신호에 응답하여 상기 복수개의 수신 채널부 중 하나의 수신 채널을 선택하고, 선택된 수신채널에서 인가되는 신호를 전달하는 스위치;
    상기 스위치에서 전달되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터; 및
    상기 국부 발진 신호를 생성하여 상기 복수개의 수신 채널부 각각으로 전송하고, 상기 스위치 제어 신호를 생성하며, 상기 스위치 제어 신호에 따라 상기 복수개의 측면 안테나 중 상기 디지털 신호에 대응하는 상기 전파신호를 감지한 측면 안테나를 판별하여 상기 전파신호를 방사한 표적의 방향을 확인하고, 상기 디지털 신호를 이용하여 상기 표적의 거리를 분석하여, 상기 표적의 위치를 판별하는 신호 처리부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 대방사 유도무기용 탐색기.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 신호 처리부는
    상기 전파신호를 감지한 측면 안테나가 복수개이면, 상기 전파신호의 세기를 가장 강하게 수신한 측면 안테나의 배치 방향에 따라 상기 표적의 방향을 확인하는 것을 특징으로 하는 대방사 유도무기용 탐색기.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 신호 처리부는
    상기 복수개의 수신 채널부 각각으로 전송되는 상기 국부 발진 신호의 주파수를 미리 지정된 주파수 범위 내에서 기설정된 단위로 점차로 가변하여 출력하는 것을 특징으로 하는 대방사 유도무기용 탐색기.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 복수개의 측면 안테나는
    각각 서로 다른 기지정된 주파수 범위를 감지하기 위한 복수개의 측면 안테나 그룹으로 구분되고, 상기 복수개의 측면 안테나 그룹 각각의 복수개의 측면 안테나들은 상기 동체의 측면에 서로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 대방사 유도무기용 탐색기.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 신호 처리부는
    상기 복수개의 측면 안테나 그룹 각각이 감지하는 주파수 범위에 따라 상기 복수개의 측면 안테나 그룹 각각의 복수개의 측면 안테나에 대응하여, 서로 다른 주파수 대역 범위에서 가변되는 상기 국부 발진 신호를 상기 복수개의 수신 채널부로 전송하는 것을 특징으로 하는 대방사 유도무기용 탐색기.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 복수개의 측면 안테나 각각은
    사각 스파이럴 안테나로 구현되는 것을 특징으로 하는 대방사 유도무기용 탐색기.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 대방사 유도무기용 탐색기는
    상기 관형의 동체에서 상기 대방사 유도무기의 진행 방향 일단에 배치되는 전면 안테나; 및
    송신 신호를 생성하여 상기 전면 안테나를 통해 방사하며, 상기 송신 신호가 반사된 반사 신호를 상기 전면 안테나를 통해 인가받아 분석하여, 상기 표적의 위치를 판별하는 송수신기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대방사 유도무기용 탐색기.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 전면 안테나는
    짐벌을 이용하여 상기 동체 일단에 거치되는 슬롯 배열 안테나인 것을 특징으로 하는 대방사 유도무기용 탐색기.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 송수신기는
    상기 대방사 유도무기가 발사되면, 상기 송신 신호를 생성하지 않고 상기 수신기와 함께 상기 표적에서 방사되는 상기 전파신호를 감지하여 상기 표적의 위치를 판별하며, 상기 수신기가 이전 감지한 상기 전파신호를 감지하지 못하거나, 상기 수신기가 판별한 상기 표적의 위치가 기설정된 기준 거리 이내이면, 상기 송신 신호를 생성하고, 상기 반사 신호를 인가받아 상기 표적을 감지하는 것을 특징으로 하는 대방사 유도무기용 탐색기.
  11. 제8 항에 있어서, 상기 송수신기는
    기저대역 신호를 인가받아 위상 및 주파수 조절하여 국부 발진 신호를 생성하는 주파수 합성기;
    상기 국부 발진 신호를 인가받아 주파수 상향 변환하고 증폭하여 상기 송신 신호를 생성하는 송신부;
    상기 반사 신호를 인가받아, 상기 반사 신호로부터 합 채널 신호, 고각 차 채널 신호 및 방위각 차 채널 신호를 추출하고, 추출된 상기 합 채널 신호, 상기 고각 차 채널 신호 및 상기 방위각 차 채널 신호의 주파수를 상기 국부 발진 신호와 합성하여 주파수 하향 변환한 후, 디지털 신호로 변환하는 모노펄스 수신부;
    상기 송신 신호를 인가받아 상기 전면 안테나로 전송하고, 상기 전면 안테나에서 인가되는 상기 반사 신호를 상기 모노펄스 수신부로 전달하는 순환기; 및
    상기 기저대역 신호를 생성하여 상기 주파수 합성기로 전송하고, 디지털 신호로 변환된 상기 합 채널 신호, 상기 고각 차 채널 신호 및 상기 방위각 차 채널 신호를 분석하여 상기 표적의 위치를 판별하는 신호처리부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 대방사 유도무기용 탐색기.
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