KR101969431B1

KR101969431B1 - 휴대용 안티드론 재밍 시스템

Info

Publication number: KR101969431B1
Application number: KR1020170020968A
Authority: KR
Inventors: 최춘화
Original assignee: 주식회사 삼정솔루션
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2019-04-16
Also published as: KR20180094611A

Abstract

본 발명은, 휴대 및 이동이 가능하면서 공중으로 침투하는 드론과 같은 무인항공기의 침입에 대응 가능한 휴대용 안티드론 재밍 시스템에 대한 것으로서, 디지털신호를 생성하는 신호생성부와, 신호생성부로부터의 주파수를 상용주파수 대역으로 업컨버징하는 상향변환부와, 상기 상향변환부로부터의 변환신호를 증폭하되 두 개 이상의 증폭모듈이 스위칭부에 의하여 상호 병렬로 연결되는 증폭부와 파지가 가능한 휴대용안테나부에 구비되어 필터링된 증폭신호를 공중으로 송신하는 발신부를 포함하며, 상기 휴대용안테나부는 차단대상물과의 거리에 따라 증폭모듈 간의 스위칭을 제어하여 발신부로부터의 발신강도를 조절하는 출력제어부를 구비하는 휴대용 안티드론 재밍 시스템을 제공한다.

Description

휴대용 안티드론 재밍 시스템{PORTABLE ANTI-DRONE JAMMING SYSTEM}

본 발명은 무선통신의 차단 및 보호와 관련된 것으로, 보다 상세하게는 휴대 및 이동이 가능하면서 공중으로 침투하는 드론과 같은 무인항공기의 침입에 대응 가능한 휴대용 안티드론 재밍 시스템에 관한 것이다.

최근 드론에 관한 기술의 발달로 다양한 형태의 드론이 개발되어 대중에 공급되고 있다. 국제적인 기업인 아마존과 구글의 경우 상품의 배달에서 고속 인터넷 제공에 이르기까지 다양한 임무를 수행할 수 있는 드론이 상용화되는 과정에 있다. 이러한 드론은 무인항공기의 일종으로 볼 수 있는데 군사용의 무인항공기보다 더 작고 가벼우며 이는 탐지가 상대적으로 어려움을 의미한다. 이러한 드론의 보급에 따라 저가형의 무인항공기인 드론이 상업용 항공시설, 필수인프라 및 기밀시설이나 군대에까지 잠재적인 위협요소가 되고 있는 실정이다. 즉, 드론의 사진이나 영상 촬영장비와의 결합에 따라 오용의 가능성이 상존하고 때문에 다양한 보안시설이나 사회기반시설에 위협이 될 수 있는 가능성이 있는 것이다. 실제 워싱턴에서는 취미로 드론을 즐기는 사람의 실수로 백악관 내에 추락하여 보안경보가 발령된 사례가 있으며, 프랑스에서는 원자력 발전소에 드론들이 나타난 사건에 대비하기 위하여 경찰과 공군이 새 크기의 드론을 격추시킬 수 있는 무기를 개발해달라고 요청한 사례도 있다. 또한, 국내에서는 북한의 무인 항공기가 청와대 및 서울 시내를 촬영하다 추락한 사건 이후 항공기의 비행금지구역 내 침입을 막을 수 있는 소위 안티드론 방어시설의 필요성이 대두되고 있다.

그러나, 국내는 물론 전세계적으로 아직 드론과 같이 공중에서 주파수를 받아 활동하는 무인항공기 등의 침입에 효과적으로 대응할 수 있는 장비의 개발이 상당히 미미한 실정이다.

한편, 드론 등에 사용되는 무선 통신망은 공중에 전파를 송출하여 일대일, 다대일, 일대다 등의 여러 가지 형태로서 정보의 교환이 이루어질 수 있도록 하는데, 이러한 무선 통신망을 이용하여 정보를 수신하는 수신기를 교란하는 것을 무선통신 재밍(jamming)이라고 칭한다.

한국공개특허공보 특1999-0083728호는 종래기술의 전파교란기를 개시하고 있으며, 도 1은 이에 대한 블록도이다.

이를 살펴보면, 발진부(10)로부터의 발진신호는 버퍼(30)를 거쳐서 업컨버터(40)로 전달된다. 업컨버터(40)에서는 이 발진신호를 주파수 체배하여 방해하고자 하는 무선통신기기의 주파수 대역으로 업컨버젼(up-conversion)한다. 파워온 리셋부(20)는 본 기기에 전원이 인가될 때 업컨버터(40)가 프리런(free run)하는 것을 방지하기 위하여, 전원이 인가된 후 일정 시간이 지나고 나서 업컨버터(40)를 리셋시키는 역할을 한다.

그러나, 이러한 종래기술의 전파교란기는 소정의 고정된 주파수대역에 작동하며, 제어전력의 입력을 위하여 고정되어 있고, 고정된 안테나를 구비하기 때문에 장비의 부피가 크고 이동성이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 다양한 대역의 주파수에 대응하기가 어렵기 때문에 특히 드론과 같은 공중 침투가 가능한 무인항공기에 적용하기는 무리가 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 이동성과 휴대성을 가지면서도 다양한 무인항공기의 공중침투는 물론 상황에 따라 다양한 장소에서 유연하게 대응할 있는 휴대용 안티드론 재밍 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 디지털신호를 생성하는 신호생성부; 신호생성부로부터의 주파수를 상용주파수 대역으로 업컨버징하는 상향변환부; 상기 상향변환부로부터의 변환신호를 증폭하되 두 개 이상의 증폭모듈이 스위칭부에 의하여 상호 병렬로 선택 연결되는 증폭부; 및 파지가 가능한 휴대용안테나부에 구비되어 필터링된 증폭신호를 공중으로 송신하는 발신부;를 포함하며, 상기 휴대용안테나부는, 출력제어부를 구비하고 상기 출력제어부는 차단대상물과의 거리에 따라 상기 스위칭부를 제어함으로써 병렬로 조합되는 증폭모듈의 연결을 통해 게인 값을 조정하고 발신부로부터의 증폭신호를 차단대상물의 거리에 대응시키는 휴대용 안티드론 재밍 시스템을 제공한다. 따라서, 휴대가 가능하면서도 공중의 무인항공기와의 거리관계에 대응하여 출력의 제어가 가능하다.

바람직한 실시예로서 상기 휴대용안테나부는, 신체에 견착되는 견착부와 파지되는 손잡이부와 차단대상물을 조준하는 조준부와, 손잡이부에 인접배치되어 발신부로부터의 출력을 제어하는 트리거부를 구비하며, 발신부가 총열 형태로 구성되고, 출력제어부가 트리거부에 인접되어 배치될 수 있다.

또한, 상기 출력제어부는, 거리에 따른 출력단위가 표시된 다이얼의 형태로 이루어지고, 출력단위의 증가에 따라 스위칭부를 통하여 병렬로 연결되는 증폭모듈의 개수를 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 상향변환부는, 제1밴드인 GPS대역(1,160MHz ~ 1,790MHz), 제2밴드로서 조종주파수인 ISM 2.4GHz대역(2,400MHz ~ 2,483.5MHz) 및 제3밴드로서 영상송출 주파수인 ISM 5GHz대역(5,725MHz ~ 5,825MHz)을 2차 LO의 가변을 통하여 광대역 재밍신호를 생성할 수 있다.

상기 발신부는, 1,160MHz 내지 5,825MHz의 발신대역을 가지며 빔폭은 20도 이내인 광대역 안테나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 증폭부는, 차단대상물의 원 신호 수신 레벨보다 18dB 이 높은 전력레벨을 가지는 것이 바람직하다.

상기 증폭부는, 구동증폭부 및 주증폭부의 전단에 배치되는 입력측커플러로부터 입력전력을 검출하는 입력검출부와 후단에 배치되는 출력측커플러로부터 출력전력을 검출하는 출력검출부, 서큘레이터로부터의 반사신호(VSWR)를 검출하는 반사신호검출부를 구비할 수 있다.

본 발명에 따라, 상용화된 GPS주파수 및 원격조종주파수와 영상전송주파수 대역을 효과적으로 차단하여 공중의 항적운항 및 영상을 통한 원격조정이 불가능하도록 기능하여 효과적으로 무인항공기의 침투 등의 사태에 대응할 수 있다. 이에 따라 핵발전소 및 공항 등 국가 주요 시설물들에 대한 폭탄 테러위협, 국가 주요 시설물의 불법 촬영, VIP인사의 테러 위협, 경기장이나 인구밀집지역의 테러위협에 대처할 수 있으며, 마약 등과 물질의 반입으 차단은 물론, 비행금지구역에서의 무분별한 사용에의 대처가 가능하고, 사람이나 시설물과의 충돌을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

이때, 휴대성을 보장할 수 있으면서도 차단대상물과의 거리에 유연하게 적응하여 송신출력을 관리함으로써 소요전력을 최소화하여 운용하기 때문에 이동성은 물론 사용상의 신뢰성도 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 전파교란기를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템에서 증폭부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템에서 신호생성부를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템에서 상향변환부를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대용 안티드론 재밍 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템에서 출력컨트롤러부의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 휴대용 안티드론 재밍 시스템을 상세히 설명한다.

다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 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.

본 발명은 기본적으로, 디지털신호를 생성하는 신호생성부와, 신호생성부로부터의 주파수를 변환하는 상향변환부와, 상기 상향변환부로부터의 변환신호를 증폭하되 두 개 이상의 증폭모듈이 상호 병렬로 연결되는 증폭부와, 파지가 가능한 휴대용안테나부에 구비되어 필터링된 증폭신호를 공중으로 송신하는 발신부를 포함하며, 상기 휴대용안테나부는 차단 대상물과의 거리에 따라 증폭모듈 간의 스위칭을 제어하여 발신강도를 조절하는 출력제어부를 구비하는 휴대용 안티드론 재밍 시스템을 제공한다.

본 발명에서는 휴대용안테나부가 총렬의 위치에 배치되어 전파를 발신하는 발신부와 견착부를 구비하는 소총의 형태로 구성되는 예를 설명하는데, 다만 휴대가 가능하고 공중으로 소정의 조준이 가능한 형태라면 본 발명의 도면이나 설명에 한정되는 것은 아니다. 또한, 기본적으로는 휴대용안테나부에 발신부와 출력제어부가 구비되고, 이에 소정의 케이블로 연결된 휴대용장비부에 신호생성부, 상향변환부, 증폭부, 필터부, 컨트롤러부 또는 전원공급부 등의 장치들이 수납되어 있으나 이 중의 어느 하나 이상의 구성들이 상호 치환되거나 추가적으로 배치될 수 있음은 물론이다. 이러한 구성과 관련하여서는 후술하도록 한다.

도 2는 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템은 휴대용안테나부에 구비되는 발신부(1500)를 통하여 교란전파 내지는 재밍시그널(Jamming Signal)을 소정의 조준된 영역 내지는 위치로 송출할 수 있다.

상기 발신부(1500)는 마이크로웨이브(Microwave) 통신용 신호의 수신을 차단하기 위한 교란목적으로 소정의 주파수를 송출하는 기능을 수행하는데, 다만 본 발명의 개념이 적용된다면 교란의 대상이 되는 주파수대역은 다양하게 설정될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 적용되는 재밍시그널은 소정의 차단 주파수 대역을 가지는 것으로 이해될 수 있는데, 주요한 예로서 공중의 무인항공기를 대상으로 하여 교란 신호를 생성 및 송출하고 이를 통하여 무력화하는 것을 내용으로 한다. 본 발명의 설명에서 차단대상물이란 기본적으로 무인항공기를 들 수 있으나, 무인항공기의 제어신호송수신장치나 휴대용 통신장비 등의 다양한 전파 송신 및/또는 수신장비를 배제하는 것으로 이해되어서는 안 될 것이다.

드론의 무력화를 위하여 재밍시그널을 발신하는 경우 예를 들어, 원격 조종기 송수신 모듈을 무력화하기 위하여 Frequency Hopping 방식을 적용하거나 원격조종기 송수신을 무력화하기 위하여 Spread Spectrum 방식을 적용할 수 있을 것이다.

이러한 발신부(1500)는 휴대용안테나부에 구비되어 이동 및 조준이 용이한 소총의 총렬의 형태로 구성될 수 있는데, 이러한 형태와 관련하여 구체적인 설명은 후술하도록 한다.

이때, 공중의 무인항공기를 무력화하기 위하여 적용할 수 있는 주파수 대역은 선택적이나, 바람직하게는 GPS(1,160MHz ~ 1,790MHz), ISM 2.4GHz대역(2,400MHz ~ 2,483.5MHz), ISM 5GHz대역(5,725MHz ~ 5,825MHz)을 대상으로 할 수 있으며, 1,570MHz 에서 2.5GHz 대역의 광대역 고이득 안테나가 적용되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 GPS대역은 GPS L1(1575.42MHz), GLONASS L1(1601.156MHz)와 BeiDou B1(1561.098MHz) 대역을 포함하는 A대역(1560~1605MHz)과, GPS L2(1227.6MHz), GPS L5(1786.45MHz),　GLONASS L2(1245.34MHz), GLONASS L3(1201.7MHz)와 BeiDou B2(1207.14MHz), BeiDou B3(1268.62MHz)대역을 포함하는 B대역(1160~1280MHz)으로 볼 수 있다.

더욱 바람직하게는 상기 광대역 고이득 안테나로서 수직과 수평편파를 동시 송출하는 이중편파 안테나가 적용되는 경우를 고려해볼 수 있다. 또한, 이득 및 구조는 10dBi이상이고 공중에의 방사 및 원격 전파송신의 정확성을 고려하여 안테나의 3dB빔폭은 20도 이내로 제한되는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에서 상기 휴대용안테나부에 연결되어 소정의 강도를 가지는 전파신호를 송신하도록 휴대용장비부에 수납되어 구성될 수 있는 구성들을 구체적으로 살펴보면 아래와 같다.

본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템은 상기 휴대용안테나부와, 신호생성부(1100), 상향변환부(1200), 증폭부(1300), 필터부(1400) 및 컨트롤러부(1700)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 휴대성을 고려하여 배터리부(1610)와 연결되는 전원공급부(1600)를 구비할 수 있는데, 상기 전원공급부(1600)가 경우에 따라 현장의 외부전력을 이용하는 것도 고려해볼 수 있다.

이러한 신호생성부(1100)는 전파차단 신호를 생성할 수 있는데, 후술될 바와 같이 2개 이상의 신호를 IF(Intermediate Frequency) 대역에 스윕(sweep)하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 주파수 대역은 이용자에 의하여 선택되어 컨트롤러부(1700)를 통하여 입력될 수 있다.

이때, 상술한 바와 같이 2개 이상의 신호 생성을 위하여 하나 이상의 DDS(Direct Digital Synthesizer) 및/또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)가 선택되고 조합될 수 있다. 상기 신호생성부(1100)는 백색잡음을 이용하여 재밍신호를 생성할 수 있는데, 후술될 바와 같이 채널별로 서로 독립적인 신호의 생성을 위하여 개별 신호생성부로 구성될 수 있고, 경우에 따라 채널의 수에 해당되는 개별 신호생성부로 이루어질 수도 있다. 여기서 적용되는 대역은 GPS 및/또는 ISM 2.4GHz대역 및/또는 ISM 5GHz대역인 것이 바람직함은 상기한 바와 같다.

컨트롤러부(1700)에서 제어되는 제어전력은 전원공급부(1600)로부터 공급될 수 있는데, 상기 전원공급부(1600)는 파워서플라이유닛(PSU; Power Supply Unit)으로 구성될 수 있으며 이 경우에는 전력의 안정적인 공급을 위하여 배터리부(1610)와 조합될 수 있다.

다른 실시예로서 상기 전원공급부(1600)는 외부로부터 소정 전압, 일실시예로서 단상 교류(AC) 220V, 의 전원을 공급받아 신호생성부(1100), 상향변환부(1200), 증폭부(1300) 등에 소정의 직류(DC) 전원을 공급할 수 있다. 이렇게 전원공급부가 전원과 연결되는 경우 무정전전원장치(UPS; Uninterruptible Power Supply)와 조합될 수 있다.

상기와 같은 전원공급부(1600)는, 과열 현상에 따른 성능 저하를 억제하기 위하여 냉각부와 함께 배치되는 것이 바람직하며, 또한 열 또는 과전류를 검출하여, 열 또는 과전류가 발생하였음을 사용자에게 알릴 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템은 알림부(도시되지 않음)를 더 포함하여, 전원공급부가 장애가 발생하였음을 검출한 경우, 사용자가 시각적 또는 청각적으로 확인할 수 있도록 시각적 또는 청각적 알림을 발생할 수 있다.

상향변환부(1200)는 전원공급부(1600)로부터 소정 DC 전원을 수신하여, 신호생성부(1100)가 생성하는 IF 대역의 신호를 보호주파수 대역인 RF 대역으로 상향 변환한다. 이러한 상향변환부(1200)는 신호생성부(1100)에서 생성된 IF주파수를 상용주파수 대역으로 업컨버젼(Upconversion)시키도록 기능한다.

상향변환부(1200)는 신호생성부(1100)에서 생성하는 각 채널의 캐리어 신호에 대하여, 각각 소정 대역의 RF 주파수 대역으로 변환한다.

증폭부(1300)는 전원공급부(1600)로부터 소정 DC 전원을 수신하여, 상향변환부(1200)에서 출력하는 신호를 증폭한다. 증폭부(1300)에서 출력하는 신호의 전력레벨은, 교란 대상의 대역의 신호에 대한 전력레벨보다 더 큰 전력레벨을 가질 수 있다.

본 발명에서는 휴대성을 위하여 전력관리를 수행하되 이동되는 드론과 같은 무인항공기에 대하여 조준 및 거리에 따른 적응을 하여야 하기 때문에 이와 같은 복합적인 요구를 만족하기 위하여 증폭부(1300)가 복수의 증폭모듈을 조합하여 작동될 수 있다. 이러한 증폭모듈의 작동은 휴대용안테나부에 구비되는 출력제어부에 의하여 제어될 수 있는데 이와 관련하여서는 후술하도록 한다.

필터부(1400)는 증폭부(300)로부터 출력되는 신호 중, 원하지 않는 대역의 불요파 신호를 억제하여, 지정된 대역내 신호만을 선택하고 재밍신호로써 컴바이닝(Combining)하여 발신부(1500)로 출력하도록 기능한다. 이러한 필터부(1400)에서는 증폭부(1300)의 출력주파수로 인한 인접주파수에 대한 간섭에 따른 영향을 줄이도록 기능할 수 있다.

컨트롤러부(1700)는, 교란을 원하는 주파수 대역을 선택한 경우, 해당 선택에 대한 입력을 선택하도록 할 수 있다. 다만, 본 발명에서 무인항공기를 대상으로 무력화를 수행하는 경우 상기 컨트롤러부(1700)가 Input Frequency Range로서 GPS 및 ISM의 주파수대역을 미리 설정하고 광대역으로 결합하여 단일 출력으로서 안테나로 송출하도록 할 수 있을 것이다.

이러한 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템의 구성에 의하여 가장 효율적인 무인항공기에 대한 무력화를 수행할 수 있는 송신 출력을 제어하여야 하는데, 송신 출력의 계산을 위하여 아래의 식을 적용하였다.

주파수별 Path Loss(400m):

400m 지점의 재밍신호 출력:

상술한 바와 같이 증폭부(1300)에서 출력하는 신호의 전력레벨은, 교란 대상의 대역의 신호에 대한 전력레벨보다 더 큰 전력레벨을 가지는 것이 바람직하며, 실험 결과 원신호의 수신 레벨보다 18dB이 높아야 효과적으로 전파를 차단할 수 있음을 확인하였다.

이에 기초하여 전파차단신호의 송신출력을 계산하면 아래와 같다.

주파수대역 (MHz)		안테나 게인 (dBi)	아웃풋 파워 (dBm)	송신출력 EIRP (dBm)	자유공간 손실 (dB)	재밍신호 수신레벨 (dBm/Total)	드론의 조종신호 예상 수신레벨 (dBm/Total)
1160	1790	10	40	50	88.4	-38.0	-110.0
2400	2483.5	12	40	52	92.2	-39.8	-59.2
5725	5825	12	40	52	99.7	-47.3	-66.7

한편, 상기 컨트롤러부(1700)는 모니터링및조작부(1710)와 유선 또는 무선으로 연결되어 소정의 상태를 모니터링하고 기능을 제어할 수 있을 것인데, 출력, 배터리 잔량, PLL 알람, VSWR 알람, 내부 온도 등의 모니터링 기능을 수행할 수 있으며, 출력의 On/Off, Gain값의 조절, FPGA의 리셋의 제어기능과, 알람상태의 확인, 출력상태의 확인, 배터리 잔량확인의 상태출력의 기능을 수행할 수 있을 것이다.

이러한 구성에 따라 본 발명의 시스템 규격은 아래와 같이 결정되었다.

항목	규격		비고
재밍신호주파수	GPS	1,160~1,790MHz
	ISM 2.4G	2,400~2,483.5MHz	조종
	ISM 5G	5,725~5,825MHz	영상
최대출력	GPS	100Watt
	ISM 2.4G	100Watt	조종
	ISM 5G	50Watt	영상
대역평탄도	서비스대역별 3dB이하		환경포함
출력변화	서비스대역별 3dB이하		환경포함
이득조절범위	0~15dB/1dB Step
이득조절오차	Step: ±0.7dB
커플링 Value	50dB ± 2dB
VSWR	1.5 : 1 이하
작동온도	-30 ~ 50℃

상기의 규격은 드론에 대응하는 동시에 휴대와 이동성을 보장하기 위한 것으로서 일반적인 고정형의 전파교란장비와 차이를 가지게 됨에 유의하여야 한다.

도 3은 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템에서 증폭부를 나타내는 블록도이다.

휴대용 안티드론 재밍 시스템에서는 출력의 거리에 따른 제어를 위하여 증폭부(1300)가 복수의 증폭모듈(300a, 300b,...)이 병렬로 연결되어 구성된다.

각각의 증폭모듈(300a)을 살펴보면, 상향변환부(1200)로부터 입력되는 입력신호를 증폭하는 구동증폭부(1320)와, 왜곡신호를 제거하고 증폭하는 주증폭부(1330)를 포함하여 구성될 수 있으며 이러한 증폭기의 구성은 공지의 다양한 증폭소자들의 조합으로 이루어질 수 있다.

이러한 증폭기들의 배열 입력단과 출력단에는 커플러 및 서큘레이터를 구비하여 소정의 검출부를 통하여 모니터링이 가능하도록 기능할 수 있는데, 바람직하게는 입력측에 구비되는 입력측커플러(1310)는 상향변환부(1200)로부터의 신호를 분기하여 라우팅하고 입력검출부(1311)에서 입력 전력을 검출할 수 있도록 기능할 수 있으며, 출력측에 구비되는 출력측커플러(1340)는 증폭된 신호를 출력검출부(1341)에서 검출할 수 있도록 기능할 수 있다. 또한, 서큘레이터(1350)는 말단측에 구비되어 RF 출력 경로에서 추가적인 손실을 제거하는 기능을 수행할 수 있으며, 반사신호검출부(1351)에서 반사신호(VSWR)를 검출하도록 할 수 있다.

이러한 검출부(1311, 1341, 1351)의 구성에 따라 컴팩트한 휴대용 장비로서의 한계를 극복하여 과출력에 의한 장비의 보호기능을 구현할 수 있도록 할 수 있음에 유의한다.

각각의 증폭모듈(300a...)들은 상호 병렬로 연결되어 선택된 조합으로서 발신부(1500)에서 소정의 출력을 가지도록 할 수 있으며, 예를 들어 각각의 증폭모듈(300a)이 20W로 설정될 수 있다. 이때, 상기한 주파수대역인 제1밴드(1,160~1,790MHz)에서 20W 및 45%의 효율을 가질 수 있으며, 제2밴드(2,400~2,483.5MHz)에서 20W 및 45%의 효율을, 제3밴드(5,725~5,825MHz)에서 20W 및 35%의 효율을 가지도록 할 수 있다. 다만, 상기 출력은 일예시이며 반드시 설명된 예에 한정되는 것은 아니다.

이러한 증폭모듈들의 조합 및 선택은 소정의 스위칭을 통하여 이루어질 수 있는데 이와 관련하여서는 후술한다.

본 발명에서는 증폭모듈들이 병렬로 누적되어 구성되며 이러한 배치의 개수는 선택적이다. 종래기술의 증폭기의 경우 인접주파수 내에서 간섭증폭이 일어나기 때문에 그 출력을 제한하게 되는데, 본 발명과 같이 병렬로 연결하고 조합할 때 실질적인 증폭기능을 보장하면서 신호 간섭의 방지 기능이 동시에 달성될 수 있는 것임에 유의하여야 한다.

도 4는 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템에서 신호생성부를 나타내는 블록도이며, 도 5는 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템에서 상향변환부를 나타내는 블록도이다.

신호생성부(1100)는 전파차단 신호를 생성하는 디지털신호 발생장치로 이해될 수 있고, 전원공급부(1600)로부터 제어전력을 입력받아 기능하는 CPU(1110), FPGA(1120), DDS(1130)를 포함하여 구성될 수 있다. 이와 관련하여 공지의 다양한 구성들이 적용될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

이때, 신호생성부(1100)에서 스윕 스피드(Sweep Speed) 조절 기능(6.67ns~1us 조절 가능), 스윕 스텝(Sweep Step) 조절 기능(5KHz~1MHz), 대역폭(Bandwidth) 설정 기능, FPGA 알람(Alarm) 기능, FPGA 리셋(Reset) 기능 등을 구비할 수 있다.

상향변환부(1200)는 신호생성부(1100)에서 생성되는 IF신호를 전파 차단 주파수로 변환하도록 기능하는데, 이를 위하여 복수의 BPF와 IF 믹서(Mixer) 및 RF 믹서를 구비하여 구성될 수 있다.

이러한 상향변환부(1200)는 광대역 믹서를 이용한 주파수 변환 기능, 근거리 표적에 대한 출력제어 기능, 필터를 이용한 간섭 최소화 특성을 갖는다.

이때, 상향변환부(1200)는 제1 LO와 제2 LO(참조번호 미표시)를 구비할 수 있으며, 제2 LO(2nd LO)의 가변에 의하여 광대역 재밍시그널을 생성할 수 있으며, 이는 상기한 10MHz의 대역폭을 갖는 제1밴드(1,160MHz ~ 1,790MHz), 83.5MHz의 대역폭을 갖는 제2밴드(2,400~2,483.5MHz) 및 100MHz의 대역폭을 갖는 제3밴드(5,725~5,825MHz)로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 대역이나 광대역의 형성을 위한 조합은 반드시 상술한 예에 한정되는 것은 아니다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대용 안티드론 재밍 시스템의 구성도이다.

발신부(1500)가 총렬의 형태로서 휴대용안테나부에 구성되고, 신호생성부(1100), 상향변환부(1200), 증폭부(1300) 및 전원공급부(1600)는 휴대용장비부(2200)에 구성될 수 있음은 상기한 바와 같다.

이때, 상기 휴대용안테나부는 견착 및 조준이 가능하도록 소총의 형태로 구성되는 것이 바람직하고 도시된 예에서와 같이 전방측에 구성되는 발신부(1500)와 어깨나 신체에 견착이 가능한 견착부(2030), 파지되는 손잡이부(2010), 교란전파의 출력을 가동하는 트리거부(2020)를 구비하여 이루어질 수 있다.

또한, 발신부(1500)와 견착부(2030)를 연결하고 트리거부(2020)를 구비하는 몸체(참조번호 미표시)의 상단에는 드론과 같은 공중 침투장비에 대하여 육안으로 조준이 가능한 조준부(2040)가 구비될 수 있다. 추가적으로 이러한 조준부(2040)는 레이저 또는 적외선 등을 이용한 광학적 측량수단을 통하여 차단대상물과의 거리를 측정하여 표시할 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이 발신부(1500)의 빔폭은 20도 이내로 형성되어 효과적으로 원거리에 있는 차단대상물을 지향하여 교란전파를 발신할 수 있을 것이다. 상기 발신부는 소정의 지향성을 가지도록 길이방향으로 긴 총열의 외형을 가질 수 있는데, 내부에는 지향성의 야기안테나를 포함할 수 있고 상기 야기안테나는 수직 및 수평의 지향성을 동시에 가지도록 정면상 십자 형태로 이루어질 수 있다. 이러한 야기안테나는 원통형의 총열이 제거되고 외부로 노출되는 경우도 고려될 수 있을 것이다.

휴대용장비부(2200)는 휴대가 가능한 박스 형태로 구성될 수 있는데, 이러한 휴대용장비부(2200)에 상기된 예에서 수납되는 구성의 일부 또는 전부는 경우에 따라 휴대용안테나부에 구비되어 일체로 구성될 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명은 휴대성을 강화하기 위하여 전력의 효율적인 관리가 필수적이며, 또한 조준되는 차단대상물의 거리에 대응하여 효과적인 송신출력을 가질 필요가 있기 때문에 증폭부(1300)가 복수의 증폭모듈이 선택되어 작동될 수 있음은 상술한 바와 같다. 따라서, 이를 고려하여 거리에 따른 출력값을 제어할 수 있도록 몸체의 일부 또는 휴대용장비부(2200)에는 출력제어부(2100)가 배치될 수 있다.

이러한 출력제어부(2100)는 조작의 편의성을 고려하여 트리거부(2020)에 인접되어 배치될 수 있으며 설정된 값의 조정이 가능하도록 다이얼의 형태로 이루어지는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 휴대용안테나부 및/또는 휴대용장비부(2200)에는 동작 상태를 확인할 수 있는 LED램프와 같은 발광부를 구비할 수 있으며, 예를 들어 녹색은 스탠바이상태를, 붉은색은 발신되는 상태를 나타낼 수 있다.

도 7은 본 발명의 휴대용 안티드론 재밍 시스템에서 출력컨트롤러부의 작동을 설명하기 위한 구성도이다.

본 발명의 실시예에서 제시된 출력제어부(2100)는 휴대용안테나부에 구비되고, 이러한 출력제어부(2100)는 증폭부(1300)의 증폭모듈(300a, 300b, 300c,...)의 작동을 선택하도록 스위칭부(1301)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 어느 하나의 증폭모듈(300a)만이 작동되도록 스위칭부(1301)를 제어할 때 400m 거리에 대응할 수 있으며, 출력제어부(2100)에는 이러한 거리 단위 또는 출력단위가 표시될 수 있을 것이다. 또한, 출력제어부(2100)의 조정에 따라 스위칭부는 병렬로 조합되는 증폭모듈을 상호 연결하여 게인 값을 증가함으로써 차단대상물의 거리에 대응할 수 있을 것이다. 이렇게 다이얼 형태로 이루어지는 출력제어부의 조작에 따라 병렬로 연결되는 증폭모듈의 개수가 증가되어 출력이 거리에 따라 증가될 수 있는 것이다.

경우에 따라서는 상기 조준부(2040)에서 조준이 이루어지면 자동적으로 차단대상물과의 거리를 측정하고 출력제어부(2100)가 스위칭부(1301)를 제어하여 거리에 따라 증폭부의 출력을 제어할 수도 있을 것이다.

상기된 실시예들의 구성의 적용예들은 상호 간에 치환되거나, 추가 또는 교차적으로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 휴대용 안티드론 재밍 시스템은 상용화된 원격조종주파수와 영상전송주파수 대역을 효과적으로 차단하여 공중의 항적운항 및 영상을 통한 원격조정이 불가능하도록 기능하여 효과적으로 무인항공기의 침투 등의 사태에 대응할 수 있다. 이에 따라 핵발전소 및 공항 등 국가 주요 시설물들에 대한 폭탄 테러위협, 국가 주요 시설물의 불법 촬영, VIP인사의 테러 위협, 경기장이나 인구밀집지역의 테러위협에 대처할 수 있으며, 마약 등과 물질의 반입으 차단은 물론, 비행금지구역에서의 무분별한 사용에의 대처가 가능하고, 사람이나 시설물과의 충돌을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

이때, 휴대성을 보장할 수 있으면서도 차단대상물과의 거리에 유연하게 적응하여 송신출력을 관리함으로써 소요전력을 최소화하여 운용하기 때문에 이동성은 물론 사용상의 신뢰성도 향상될 수 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

1100...신호생성부 1110...CPU
1120...FPGA 1130...DDS
1200...상향변환부 1300...증폭부
1301...스위칭부 1310...입력측커플러
1311...입력검출부 1320...구동증폭부
1330...주증폭부 1340...출력측커플러
1341...출력검출부 1350...서큘레이터
1351...반사신호검출부 1400...필터부
1500...발신부 1600...전원공급부
1610...배터리부 1700...컨트롤러부
1710...모니터링및조작부 2010...손잡이부
2020...트리거부 2030...견착부
2040...조준부 2100...출력제어부
2200...휴대용장비부

Claims

디지털신호를 생성하는 신호생성부;
신호생성부로부터의 주파수를 상용주파수 대역으로 업컨버징하는 상향변환부;
상기 상향변환부로부터의 변환신호를 증폭하되 두 개 이상의 증폭모듈이 스위칭부에 의하여 상호 병렬로 선택 연결되는 증폭부; 및
파지가 가능한 휴대용안테나부에 구비되어 필터링된 증폭신호를 공중으로 송신하는 발신부;를 포함하며,
상기 휴대용안테나부는,
출력제어부를 구비하고, 상기 출력제어부는 차단대상물과의 거리에 따라 상기 스위칭부를 제어함으로써 병렬로 조합되는 증폭모듈의 연결을 통해 게인 값을 조정하고 발신부로부터의 증폭신호를 차단대상물의 거리에 대응시키는 휴대용 안티드론 재밍 시스템.
제1항에 있어서,
상기 휴대용안테나부는,
신체에 견착되는 견착부와 파지되는 손잡이부와 차단대상물을 조준하는 조준부와, 손잡이부에 인접배치되어 발신부로부터의 출력을 제어하는 트리거부를 구비하며, 발신부가 총열 형태로 구성되고, 출력제어부가 트리거부에 인접되어 배치되는 휴대용 안티드론 재밍 시스템.
제2항에 있어서,
상기 출력제어부는,
거리에 따른 출력단위가 표시된 다이얼의 형태로 이루어지고, 출력단위의 증가에 따라 스위칭부를 통하여 병렬로 연결되는 증폭모듈의 개수를 증가시키는 휴대용 안티드론 재밍 시스템.
제1항에 있어서,
상기 상향변환부는,
제1밴드인 GPS대역(1,160MHz ~ 1,790MHz), 제2밴드로서 조종주파수인 ISM 2.4GHz대역(2,400MHz ~ 2,483.5MHz) 및 제3밴드로서 영상송출 주파수인 ISM 5GHz대역(5,725MHz ~ 5,825MHz)을 2차 LO의 가변을 통하여 광대역 재밍신호를 생성하는 휴대용 안티드론 재밍 시스템.
제4항에 있어서,
상기 발신부는,
1,160MHz 내지 5,825MHz의 발신대역을 가지며 빔폭은 20도 이내인 광대역 야기안테나인 휴대용 안티드론 재밍 시스템.
제5항에 있어서,
상기 증폭부는,
차단대상물의 원 신호 수신 레벨보다 18dB 높은 전력레벨을 가지는 휴대용 안티드론 재밍 시스템.
제1항에 있어서,
상기 증폭부는,
구동증폭부 및 주증폭부의 전단에 배치되는 입력측커플러로부터 입력전력을 검출하는 입력검출부와 후단에 배치되는 출력측커플러로부터 출력전력을 검출하는 출력검출부, 서큘레이터로부터의 반사신호(VSWR)를 검출하는 반사신호검출부를 구비하는 휴대용 안티드론 재밍 시스템.