KR102176706B1 - 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 일 실시 예에 따른 신호 제어 시스템은 근전계의 타겟, 타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟에 송신하고, 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신하는 복수의 안테나들을 포함하는 배열 안테나 및 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간을 다르게 설정하는 제어부를 포함한다.
본 발명에서는 복수의 안테나들을 포함한 배열 안테나를 이용하여 근전계 타겟의 레이더 단면적을 측정함으로써 측정 소요 시간을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 복수의 안테나들 각각의 송신 펄스 신호들의 송신 시간 및 초기 주파수를 설정함으로써 안테나 간 신호의 간섭을 최소화할 수 있다.

Description

근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템 및 방법{SIGNAL CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR THE MEASUREMENT OF NEAR-FIELD RADAR CROSS SECTION}
본 개시는 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템 및 방법을 제공한다.
대형 타겟에 대한 지상에서의 레이더 단면적(RCS, Radar Cross Section) 측정을 위해서는 타겟의 크기와 측정 환경을 고려하여 수행하게 된다. 대부분의 레이더 단면적 측정은 측정 환경 및 설비의 제약에 따라 근거리 환경에서 이루어진다. 그러나 레이더 단면적 측정을 수행하는 타겟은 대부분 대형 타겟으로서, 근거리에서 측정할 시에 마이크로파의 왜곡 또는 타겟의 전부를 측정하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 대형 타겟의 레이더 단면적을 근거리에서 측정하기 위한 방법으로 컴팩레인지 시스템과 근전계 레이더 단면적 측정 시스템이 있다. 컴팩레인지 시스템은 대형 반사판 안테나를 이용하여 인위적으로 원전계를 만드는 시스템으로서, 대형 반사판 안테나의 설계가 용이하지 않다는 단점이 있다. 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 별도의 대형 반사판 없이, 타겟을 회전시키거나 안테나를 이동시킴으로써 타겟의 반사신호를 근전계에서 측정하고 이를 원전계로 변환시켜 레이더 단면적을 측정할 수 있는 시스템이다. 최근 대부분의 대형 타겟에 대한 레이더 단면적 측정 시스템은 근전계 레이더 단면적 측정 시스템을 이용하고 있다.
근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 타겟에 송신 신호를 송신하고, 타겟으로부터 반사되는 수신 신호를 기반으로 이미지를 출력하여, 이미지에 대한 분석을 통해 타겟의 레이더 단면적을 측정한다. 타겟에 대한 정확한 레이더 단면적을 측정하기 위해서는 타겟 지지대, 지면 등 타겟 주변의 물체들로부터의 반사로 인해 발생한 노이즈 신호에 대한 타겟 신호와의 분리가 중요하다. 타겟에 대해 2D 측정을 하는 경우, 노이즈 신호에 대한 이미지가 타겟에 대한 이미지와 동일 위치 다른 높이에 있는 경우, 평면 상에 겹쳐서 나타나기 때문에 노이즈 신호의 제거에 한계가 있다. 특히, 2D 측정에서, 지면으로부터 반사된 신호는 타겟과의 분리가 어렵고 이로 인해 정확한 레이더 단면적을 측정하는데 한계가 있다. 타겟에 대해 3D 측정을 하는 경우에는, 평면뿐 아니라 높이 방향으로도 측정이 되기 때문에, 노이즈 신호에 대한 이미지가 타겟에 대한 이미지와 분리되어 나타난다. 따라서 3D 측정을 하는 경우에는 2D 측정을 하는 경우에 비해 노이즈 신호에 대한 분리가 용이하고 타겟에 대해 보다 정확한 레이더 단면적을 측정할 수 있다.
다만, 레이더 단면적에 대한 3D 측정의 경우 2D 측정의 수십 번의 조합으로 이루어지기 때문에 측정시간이 2D 측정에 비해 매우 오래 걸릴 수 있다.
한국 공개 특허: KR 10-2019-0085687 A (공개일: 2019.07.19)
한국 등록 특허: KR 10-1990076 B1 (등록일: 2019.06.11)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 근전계 레이더 단면적 측정을 정확하고 빠르게 수행하기 위한 신호 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템에 있어서, 근전계의 타겟; 타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스(pulse) 신호들을 타겟에 송신하고, 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신하는 복수의 안테나들을 포함하는 배열 안테나; 및 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간을 다르게 설정하는 제어부를 포함하는, 신호 제어 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 타겟과 연결된 회전시스템을 더 포함하고, 제어부는, 회전시스템을 구동시켜 타겟을 회전시키고, 타겟의 각도가 제1 각도일 때, 기 설정된 주파수 범위 내에서 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나의 송신 펄스 신호에 대해 주파수 스윕(frequency sweep)을 시작하고, 타겟의 각도를 제1 각도에서 제2 각도로 회전시키며 주파수 스윕을 완료하고, 타겟의 각도가 제2 각도일 때 제1 안테나에 대해 주파수 스윕 과정을 반복하는, 신호 제어 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 제어부는, 타겟의 크기에 기초하여 복수의 송신 펄스 신호들의 펄스 폭(pulse width)을 설정하고, 주변 반사환경 및 배열 안테나의 수신감도에 기초하여 복수의 송신 펄스 신호들의 펄스 반복 주기(pulse repetition interval)를 설정하는, 신호 제어 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 제어부는, 송신 시간이 분리된 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대응되는 복수의 수신 펄스 신호들에 기초하여 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 설정하고, 설정된 초기 주파수로 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대해 주파수 스윕을 개시하며 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟에 송신하는, 신호 제어 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대응되는 복수의 수신 펄스 신호들의 하모닉(harmonic) 주파수들 간의 혼합에 의해, 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나에 동일한 주파수의 복수의 수신 펄스 신호들이 동시에 수신되는 경우, 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 재설정하는, 신호 제어 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 제어부는, 복수의 안테나들에서, 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나의 송신 펄스 신호에 대응되는 수신 펄스 신호의 크기를 측정하고, 측정된 크기에 기초하여, 복수의 안테나들의 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간 및 초기 주파수를 설정하는, 신호 제어 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시의 제2 측면은, 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템에 있어서, 근전계의 타겟; 타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟에 송신하고, 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신하는 복수의 안테나들을 포함하는 배열 안테나; 및 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 다르게 설정하는 제어부를 포함하고, 제어부는, 설정된 초기 주파수로 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대해 주파수 스윕을 개시하며 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟에 송신하는, 신호 제어 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 제어부는, 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대응되는 복수의 수신 펄스 신호들의 하모닉 주파수들 간의 혼합에 의해, 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나에 동일한 주파수의 복수의 수신 펄스 신호들이 동시에 수신되는 경우, 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 재설정하는, 신호 제어 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시의 제3 측면은, 신호 제어 시스템; 및 배열 안테나로부터 수신된 복수의 수신 펄스들을 기초로 근전계 레이더 단면적을 측정하는 데이터 처리기를 포함하는, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시의 제4 측면은, 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 방법에 있어서, 타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간을 다르게 설정하는 단계; 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟에 송신하는 단계; 및 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신하는 단계를 포함하는, 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 제5 측면은, 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 방법에 있어서, 타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 다르게 설정하는 단계; 설정된 초기 주파수로 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대해 주파수 스윕을 개시하며 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟에 송신하는 단계; 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신하는 단계를 포함하는, 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 제6 측면은, 제4 측면 및 제5 측면에 따른 방법 중 어느 하나를 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 안테나들이 포함된 배열 안테나를 이용하여 근전계 레이더 단면적에 대한 3D 측정을 수행함에 따라 단일 안테나를 이용하는 경우에 비해 측정 시간의 개선이 가능하다. 또한, 3D 측정을 위한 배열 안테나의 사용으로 인해 발생할 수 있는 복수의 안테나들 간 간섭을 최소화하기 위해, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템의 신호를 제어할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 단일 안테나를 이용한 근전계 레이더 단면적 측정 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배열 안테나를 이용한 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 송신 펄스 신호의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템에서 발생할 수 있는 안테나 간 신호 간섭을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 명세서에서 다양한 곳에 등장하는 "일부 실시예에서" 또는 "일 실시예에서" 등의 어구는 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다.
본 개시의 일부 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단” 및 “구성”등과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제1' 또는 '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 명세서에서 사용되는 제1 안테나와 같은 용어는 배열 안테나의 첫 번째 안테나를 의미하는 것으로 한정되어서는 안되고, 제2 안테나 등으로부터 구별하는 목적으로 사용된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 단일 안테나를 이용한 근전계 레이더 단면적 측정 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(100)은 타겟(110), 안테나(120), 제어부(140), 회전시스템(150) 및 회전지지대(160)를 포함할 수 있다. 도 1의 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(100)에는 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.
근전계 레이더 단면적 측정 시스템(100)은 안테나(120)로부터 근전계에 위치한 타겟(110)에 안테나(120)를 이용하여 송신 신호를 송신하고, 타겟(110)으로부터 반사된 수신 신호를 통해 타겟(110)의 레이더 단면적을 측정하는 시스템일 수 있다. 근전계는 타겟(110)으로부터 발생한 반사신호가 근거리장의 양태가 지배적인 영역을 의미하는 것으로서, 타겟(110)으로부터 발생한 반사신호가 원거리장의 양태가 지배적인 원전계와 구분될 수 있다. 예를 들어, 근전계는 프레넬 회절(Fresnel diffraction)이 지배적인 영역, 원전계는 프라운호퍼 회절(Fraunhofer diffraction)이 지배적인 영역일 수 있다. 레이더 단면적은 타겟(110)이 레이더 상에서 얼마나 큰 물체로 나타나는지를 나타내는 기준척도이다. 타겟(110)의 레이더 단면적이 작을수록 레이더에 의해 탐지될 확률이 낮음을 의미할 수 있다.
타겟(110)은 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(100)에서 레이더 단면적을 측정하고자 하는 표적으로서, 타겟(110)으로부터 안테나(120)가 근전계에 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 타겟(110)은 스텔스 등의 무기에 해당될 수 있다. 다만, 타겟(110)은 레이더 단면적을 측정하기 위한 어떠한 물체에도 해당될 수 있고, 무기에 한정되는 것은 아니다.
안테나(120)는 타겟(110)의 레이더 단면적을 측정하기 위한 송신 신호를 타겟(110)에 송신하고, 타겟(110)으로부터 반사된 수신 신호를 수신할 수 있다. 안테나(120)가 송수신하는 신호들은 펄스 신호들일 수 있다. 안테나(120)가 송신한 송신 펄스 신호(131)에 대해 타겟(110)으로부터 반사된 수신 펄스 신호(132)의 펄스의 크기는 송신 펄스 신호(131)에 비하여 작을 수 있다.
제어부(140)는 타겟(110)의 레이더 단면적을 측정하기 위한 안테나(120)의 송신 펄스 신호(131)를 제어할 수 있다. 제어부(140)는 송신 펄스 신호(131)의 펄스 폭 및 펄스 반복 주기를 설정할 수 있다. 제어부(140)는 송신 펄스 신호(131)의 송신 시간 및 주파수를 설정할 수 있다.
제어부(140)는 송신 펄스 신호(131)의 주파수 범위를 설정할 수 있다. 제어부(140)는 설정된 주파수 범위 내에서 주파수가 변경되며 범위 내의 모든 주파수의 송신 펄스 신호(131)가 송신되도록 하는 주파수 스윕을 수행할 수 있다. 제어부(140)는 변경되는 각 주파수마다 송신되는 송신 펄스들의 개수를 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(140)는 송신 펄스 신호(131)의 주파수 범위를 9GHz 내지 11GHz로 설정할 수 있다. 제어부(140)는 9GHz의 송신 펄스 신호(131)를 송신하고, 9.001GHz의 송신 펄스 신호(131)를 송신하고, 주파수를 1MHz 단위로 증가시키며 송신 펄스 신호(131)를 송신하여 최종적으로 11GHz의 송신 펄스 신호(131)를 송신함으로써 송신 펄스 신호(131)에 대해 주파수 스윕을 완료할 수 있다. 다만, 주파수가 변경되는 방법은 이에 한정되지 않으며, 주파수가 감소되는 방법, 증가하였다가 감소되는 방법 및 주파수 범위 내에서 주파수의 변경이 2번 이상 반복되는 방법 등을 모두 포함할 수 있다.
제어부(140)는 타겟(110)을 회전시킬 수 있다. 제어부(140)는 타겟(110)의 회전 속도 및 회전 방향을 설정할 수 있다. 제어부(140)는 타겟(110)의 각도가 제1 각도일 때 타겟(110)에 대해 송신 펄스 신호(131)의 주파수 스윕을 시작하고, 타겟(110)의 각도를 제1 각도에서 제2 각도로 회전시키며 주파수 스윕을 완료하고, 타겟(110)의 각도가 제2 각도일 때 주파수 스윕 과정을 반복할 수 있다. 제어부(140)는 타겟(110)의 중앙을 회전 축으로 하여 안테나(120)와 수평으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다.
타겟(110)의 각도는 타겟(110)의 초기 위치가 타겟(110)의 정면이 안테나(120)를 바라보는 위치인 경우, 타겟(110)의 기 설정된 회전 축 (예를 들어, 타겟(110)의 중앙)과 안테나(120)를 연결한 가상의 직선으로부터 타겟(110)의 기 설정된 회전 축과 타겟(110)의 정면을 연결한 또 다른 가상의 직선 사이의 각도를 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(140)는 타겟(110)의 각도가 0도일 때 주파수 스윕을 시작하고, 타겟(110)의 각도를 0도에서 0.1도로 회전시키며 주파수 스윕을 완료하고, 타겟(110)의 각도가 0.1도일 때 주파수 스윕 과정을 반복할 수 있다.
제어부(140)는 타겟(110)을 회전시키며 타겟(110)의 각 각도에서의 주파수 스윕 과정을 반복하고, 목표한 타겟(110) 영역에 대한 측정이 완료된 경우, 송신 펄스 신호(131)의 송신을 종료할 수 있다. 타겟(110)의 총 회전하는 각도는 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(100)의 설정에 따라 상이할 수 있다. 또한, 타겟(110)의 회전하는 방향 및 회전 축은 상술한 예로 한정되지 않으며 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(100)의 설정에 따라 상이할 수 있다.
제어부(140)는 타겟(110)에 대한 2D 측정을 하는 경우, 안테나(120)의 위치를 고정시킨 상태로 송신 펄스 신호(131)를 송신하는 과정을 완료할 수 있다. 제어부(140)는 타겟(110)에 대한 3D 측정을 하는 경우, 안테나(120)의 위치를 변경하며 송신 펄스 신호(131)를 송신할 수 있다. 제어부(140)는 안테나(120)의 초기 위치에서 타겟(110)의 기 설정된 각도까지의 타겟(110)을 회전시키며 송신 펄스 신호(131)를 송신하고, 안테나(120)의 위치를 변경하여 위 과정을 반복할 수 있다. 안테나(120)의 위치가 변경되는 과정이 수 차례 반복되어 얻은 결과들로 3D 이미지가 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(140)는 타겟(110)에 대한 3D 측정을 하는 경우, 안테나(120)의 이동 방향을 지면과 수직이 되는 방향인 상하방향으로 이동시키며 타겟(110)에 대한 평면뿐이 아닌 높이 방향이 포함된 3D 이미지가 생성되도록 할 수 있다.
데이터 처리기(170)는 안테나(120)로부터 수신 펄스 신호(132)를 수신하고, 수신 펄스 신호(132)를 기반으로 타겟(110)에 대한 이미지를 생성할 수 있다. 데이터 처리기(170)는 타겟(110)에 대한 주파수, 방위각 및 높이별 수신 펄스 신호(132)를 수집하여 수신 펄스 신호(132)의 크기 및 위상에 대한 3차원 데이터를 생성할 수 있다. 데이터 처리기(170)는 3차원 데이터를 기반으로 타겟(110)에 대한 3D 이미지를 생성할 수 있다. 데이터 처리기(170)는 3D 이미지에서 회전지지대(160), 지면 등 타겟(110) 주변의 물체들로부터의 반사로 인해 발생한 노이즈에 대한 이미지를 제거하고 타겟(110)에 대한 이미지만을 최종적으로 출력할 수 있다.
데이터 처리기(170)는 3D 이미지에 포함된 셀(cell)들 각각이 갖고 있는 크기와 위상을 곱한 값에 해당 각도와 벡터 내적 값을 적용하고 전체 셀들에 대해 적분을 수행하여 타겟(110)에 대한 레이더 단면적을 측정할 수 있다. 데이터 처리기(170)는 2D 측정의 경우에는 높이에 대한 데이터를 제외한 주파수 및 방위각에 대한 2차원 데이터를 생성하여 타겟(110)의 레이더 단면적을 측정할 수 있다. 실시예에서 레이더 단면적 측정을 전술한 방법으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 다양한 레이더 단면적 측정 및 계산하는 방법을 이용할 수 있음은 물론이다.
회전시스템(150)은 타겟(110)에 연결되어 타겟(110)을 회전시킬 수 있다. 회전시스템(150)은 제어부(140)에 의해 구동되며, 제어부(140)의 설정에 따른 회전 속도 및 회전 방향으로 타겟(110)을 회전시킬 수 있다. 회전지지대(160)는 타겟(110)과 연결된 구성으로서, 타겟(110)을 특정 위치에 위치시킬 수 있다. 회전지지대(160)는 회전시스템(150)과 연결되고 회전시스템(150)이 구동됨에 따라 타겟(110)이 회전될 수 있도록 타겟(110)을 지지할 수 있다. 회전시스템(150)은 모터 또는 턴테이블 등을 포함할 수 있다. 다만, 회전시스템(150)은 타겟(110)을 회전시키기 위한 다양한 장치들을 포함할 수 있으며 회전시스템(150)에 포함되는 장치는 상술한 구성들에 한정되지 않는다.
도 1에 따른 실시예와 같이, 회전지지대가(160)가 지면에 위치하고, 회전시스템(150)이 회전지지대(160)의 상단에 위치하는 경우, 회전시스템은(150)은 회전지지대(160)가 고정된 상태로 타겟(110)만을 회전시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 회전시스템(150)이 회전지지대(160) 하단에 위치할 수 있고, 회전시스템(150)은 회전지지대(160)와 타겟(110)을 함께 회전시킬 수 있다.
회전시스템(150) 및 회전지지대(160)는 타겟(110)의 형태, 크기 및 무게 등에 따라 다양하게 변형되어 실시될 수 있다. 각 구성들의 위치는 도 1에 따른 실시예에 한정되지 않으며, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(100)이 작동하는 환경에 따라서 다양하게 결정될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템은 레이더 단면적 측정에 있어 정확한 데이터를 얻기 위해 송신 펄스 신호를 제어하는 시스템일 수 있다. 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템은 근전계 레이더 단면적 측정 시스템의 일부 또는 전부를 의미할 수 있다. 이하 도 2 내지 도 5에서 설명의 편의를 위해 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템을 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(200, 300, 400, 500)으로 기술한다.
도 2를 참조하면, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(200)은 타겟(210), 안테나(220), 복수의 안테나(220)들을 포함하는 배열 안테나(230) 및 제어부(240)를 포함할 수 있다. 도 2의 타겟(210), 안테나(220) 및 제어부(240)는 각각 도 1의 타겟(110), 안테나(120) 및 제어부(140)에 대응될 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 2에 도시된 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(200)에는 본 실시예들과 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(200)에 도 2에 도시된 구성요소들 외에 도 1의 데이터 처리기(170) 등 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다.
배열 안테나(230)는 복수의 안테나(220)들을 포함하고, 배열 안테나(230)에 포함되는 복수의 안테나(220)들의 신호가 하나의 제어부(240)에 의해 제어되는 장치일 수 있다. 배열 안테나(230)는 복수의 안테나(220)들 각각에서 송신 신호 펄스를 송신함으로써 복수의 송신 신호 펄스들을 타겟(210)에 송신하고, 타겟(210)으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신할 수 있다.
배열 안테나(230)는 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟(210)에 송신할 수 있다. 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(200)은 배열 안테나(230)를 이용하여 타겟(210)에 대한 3D 측정을 수행할 수 있다. 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(200)은 복수의 안테나(220)들을 통해 복수의 송신 펄스 신호들을 송신하므로 단일 안테나를 통해 단일 송신 펄스 신호를 송신하는 경우에 비해 3D 측정 소요 시간이 짧을 수 있다.
제어부(240)는 배열 안테나(230)에 포함된 복수의 안테나(220)들 각각의 송신 펄스 신호 및 수신 펄스 신호를 제어할 수 있다. 제어부(240)는 안테나(220)들 간의 간격, 송신 펄스 신호들의 주파수 범위 및 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간을 설정할 수 있다. 제어부(240)는 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간을 다르게 설정하여 안테나(220)들 간 발생할 수 있는 신호의 간섭을 최소화할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 배열 안테나를 이용한 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(300)은 타겟(310), 안테나(320), 복수의 안테나(320)들을 포함하는 배열 안테나(330), 제어부(340), 회전시스템(350) 및 회전지지대(360)를 포함할 수 있다. 도 3의 타겟(310), 안테나(320), 배열 안테나(330), 제어부(340), 회전시스템(350) 및 회전지지대(360)는 각각 도 1 및 도 2의 타겟(210), 안테나(220), 배열 안테나(230), 제어부(240), 회전시스템(150) 및 회전지지대(160)에 대응될 수 있다. 또한, 도 3의 송신 펄스 신호(331) 및 수신 펄스 신호(332)는 도 1의 송신 펄스 신호(131) 및 수신 펄스 신호(132)에 대응될 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 3에 도시된 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(300)에는 본 실시예들과 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(300)에 도 3에 도시된 구성요소들 외에 도 1의 데이터 처리기(170) 등 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다.
배열 안테나(330)는 복수의 송신 펄스 신호(331)들을 타겟(310)에 송신할 수 있다. 배열 안테나(330)에 포함된 복수의 안테나(320)들은 각 안테나(320) 자신의 송신 펄스 신호(331)에 대응되는 자신의 수신 펄스 신호(332)를 수신할 수 있다. 각 안테나(320)가 신호를 수신할 수 있는 시간은 미리 계산된 자신의 수신 펄스 신호(332)를 수신하는 수신 시간만으로 한정된다. 다만, 경우에 따라 각 안테나(320)에서 자신의 수신 펄스 신호(332)와 다른 안테나(320)의 수신 펄스 신호(332)를 동시에 수신할 수 있다. 이러한 경우 신호의 간섭이 발생하여 타겟(310)에 대한 정확한 레이더 단면적 측정이 제한될 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 안테나(320)들에 포함되는 제1 안테나(320)는 제1 송신 펄스 신호(331)를 타겟(310)에 송신하고, 타겟(310)으로부터 반사된 제1 수신 펄스 신호(332)를 수신할 수 있다. 또한, 제1 안테나(320)는 제2 안테나의 제2 송신 펄스 신호(331)에 대응되는 제2 수신 펄스 신호(332)를 제1 수신 펄스 신호(332)와 동시에 수신할 수 있다. 이러한 경우, 신호의 간섭이 발생할 수 있다.
제어부(340)는 복수의 송신 펄스 신호(331)들의 송신 시간을 다르게 설정하여 안테나(320) 간 신호의 간섭을 최소화할 수 있다. 제어부(340)는 송신 펄스 신호(331)들의 송신 시간을 다르게 설정함으로써 각 송신 펄스 신호(331)들에 대응되는 수신 펄스 신호(332)들의 수신 시간을 다르게 할 수 있다. 제어부(340)는 복수의 수신 펄스 신호(332)들 각각의 수신 시간이 다르게 정해짐에 따라 복수의 안테나(320)들에 포함되는 어느 하나의 안테나(320)에 자신의 수신 펄스 신호(332)가 수신되는 시간에, 복수의 안테나(320)들에 포함되는 다른 안테나의 수신 펄스 신호(332)가 수신되지 않도록 할 수 있다.
제어부(340)의 송신 펄스 신호(331)에 대한 구체적인 제어 방법으로는 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 송신 펄스 신호의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 4에 따른 실시예에서 근전계 레이더 단면적 측정 시스템, 타겟, 안테나, 배열 안테나 및 제어부는 도 3의 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(300), 타겟(310), 안테나(320), 배열 안테나(330) 및 제어부(340)에 대응될 수 있다.
근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 안테나 간 신호의 간섭을 최소화하기 위해 각 안테나의 송신 펄스 신호의 송신 시간을 달리 설정하는 방식을 채용한다.
송신 펄스 신호에 대응되는 수신 펄스 신호는 송신 펄스 신호가 송신된 시간으로부터 일정한 시간 후에 수신될 수 있다. 송신 펄스 신호와 수신 펄스 신호간의 시간적 간격은 안테나와 타겟 간의 왕복 거리(436)에 대응되는 시간에 해당할 수 있다. 안테나와 타겟 간의 왕복 거리(436)는 고정되므로 제어부는 송신 펄스(431) 송신되는 시간에 따라 수신 펄스(432)가 수신되는 시간을 미리 계산할 수 있다. 안테나는 미리 계산된 수신 시간에만 신호를 수신할 수 있으므로, 수신 시간 외의 시간에는 신호가 수신되지 않는다.
따라서, 제어부는 복수의 안테나들의 수신 시간을 다르게 설정하기 위해 각 안테나의 송신 시간을 다르게 설정할 수 있다. 복수의 안테나들의 수신 시간이 다르게 설정되는 경우, 복수의 안테나들에 포함되는 어느 하나의 안테나의 수신 시간에, 복수의 안테나들에 포함되는 나머지 안테나들의 수신 펄스 신호가 수신되지 않을 수 있다. 복수의 안테나들에 포함되는 각 안테나는 자신의 수신 펄스 신호만을 수신하게 되어 안테나 간 신호의 간섭이 최소화될 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는 복수의 안테나들의 송신 펄스(431)들이 모두 다른 시간에 발생하도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 복수의 안테나들의 수신 펄스(432)들 또한 모두 다른 시간에 발생할 수 있다. 복수의 안테나들에서, 송신 펄스(431)와 수신 펄스(432) 간의 시간적 간격은 안테나와 타겟 간의 왕복 거리(436)에 대응되는 시간에 해당할 수 있다. 제어부는 제1 안테나(421)의 송신 펄스(431)와 제2 안테나(422)의 송신 펄스(431) 간의 간격(435)을 펄스 폭(433)을 초과한 간격으로 설정할 수 있다. 제1 안테나(421)의 송신 펄스(431)와 제2 안테나(422)의 송신 펄스(431) 간의 간격(435)이 펄스 폭(433) 이하일 경우, 각각에서의 수신 펄스(432)가 중복되어 신호의 간섭이 발생할 수 있다.
제어부는 송신 펄스 신호의 펄스 폭(433) 및 펄스 반복 주기(434)를 설정할 수 있다. 제어부는 펄스 반복 주기(434)에 대한 펄스 폭(433)의 비인 듀티비(duty ratio)를 설정할 수 있다. 듀티비가 클수록 신호의 크기가 큼을 의미한다.
제어부는 타겟의 크기에 기초하여 펄스 폭(433)을 설정할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부는 펄스 폭(433)을 타겟 크기의 2배로 설정할 수 있다. 펄스 폭(433)을 설정하는데 기준이 되는 타겟의 크기는 타겟을 위에서 봤을 때 긴 축에 해당할 수 있다.
제어부는 배열 안테나의 수신감도에 기초하여 펄스 반복 주기(434)를 설정할 수 있다. 펄스 반복 주기(434)가 크게 설정될수록 안테나가 신호를 수신하는 주기가 커지고, 신호를 수신하지 않는 시간은 길어지므로, 안테나 간 신호 간섭이 감소될 수 있다. 배열 안테나의 수신감도는 배열 안테나의 수신 성능을 나타내는 것으로서, 데이터를 얻기 위해 요구되는 최소의 수신 펄스 신호의 크기와 관련된다. 배열 안테나의 수신감도가 클수록 작은 크기의 신호가 수신되어도 데이터를 얻을 수 있으므로, 제어부는 배열 안테나의 수신감도가 클수록 듀티비를 작게, 즉 펄스 폭(433)이 고정일 때, 펄스 반복 주기(434)를 크게 설정할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템에서 발생할 수 있는 안테나 간 신호 간섭을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(500)은 타겟(510), 안테나(521, 522, 523), 복수의 안테나들을 포함하는 배열 안테나(530) 및 회전지지대(560)를 포함할 수 있다. 도 5의 타겟(510), 안테나(521, 522, 523), 배열 안테나(530) 및 회전지지대(560)는 각각 도 3의 타겟(310), 안테나(320), 배열 안테나(330) 및 회전지지대(360)에 대응될 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(500)에는 본 실시예들과 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(500)에 도 5에 도시된 구성요소들 외에 도 1 내지 3의 데이터 처리기(170) 및 제어부(340) 등 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다.
근전계 레이더 단면적 측정 시스템(500)은 타겟(510)으로 송신 펄스 신호를 송신하고, 타겟(510)으로부터 반사된 수신 펄스 만을 수신하는 것이 원칙적이나, 경우에 따라 다른 신호들이 수신될 수 있다. 제어부가 복수의 안테나들 각각의 송신 펄스 신호의 송신 시간을 다르게 설정하더라도, 송신 펄스 신호의 이동 루트가 달라지는 경우가 발생함에 따라, 수신 펄스 신호의 수신 시간이 계산된 시간과 상이해질 수 있다. 경우에 따라 복수의 안테나들에 포함되는 어느 하나의 안테나의 수신 시간에, 다른 안테나들부터 송신된 신호들이 수신될 수 있다. 안테나에서 자신의 수신 펄스 신호가 수신되는 시간에 다른 신호들이 수신되는 경우 신호의 간섭이 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 안테나(521), 제2 안테나(522) 및 제3 안테나(523)의 송신 펄스 신호들(531, 532, 533)이 송신 시간을 달리하여 순차적으로 송신될 수 있다. 제1 안테나(521)의 제1 송신 펄스 신호(531)가 벽면으로부터 반사되어 수신될 수 있다. 제1 송신 펄스 신호(531)가 수신되기까지 걸리는 시간은 예정된 수신 시간보다 많이 소요될 수 있다. 제2 안테나(522)의 제2 송신 펄스 신호(532)는 원칙대로 타겟(510)으로부터 반사되어 수신될 수 있다. 제2 송신 펄스 신호(532)의 수신 시간은 예정된 수신시간이다. 제3 안테나(523)의 제3 송신 신호 펄스는 물체에 반사되지 않고 제2 안테나(522)와의 커플링(coupling)현상으로 인해 제2 안테나(522)로 바로 수신될 수 있다. 이 경우, 제3 송신 펄스 신호(533)의 수신 시간은 예정된 수신 시간보다 적게 소요될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 안테나(522)에서 제2 송신 펄스 신호(532)에 대응되는 제2 수신 펄스 신호뿐 아니라, 제1 안테나(521)에 의한 신호 및 제3 안테나(523)에 의한 신호를 동시에 수신(534)하게 된다. 제1 안테나(521)에 의한 신호 및 제3 안테나(523)에 의한 신호를 수신함에 따라 제2 안테나(522)에서 신호 간섭이 발생한다. 제2 안테나(522)에서 수신된 제1 안테나(521)에 의한 신호 및 제3 안테나(523)에 의한 신호는 잡음에 해당한다. 이러한 경우, 제2 안테나(522)에서 수신한 신호(534)로는 정확한 데이터를 생성하기 어렵게 된다.
제어부는 위와 같이 송신 시간을 다르게 설정함에도 불구하고 발생할 수 있는 안테나 간 신호 간섭에 대해 복수의 안테나들 각각의 송신 펄스 신호의 초기주파수를 다르게 설정함으로써 신호 간섭에 의한 잡음을 최소화할 수 있다. 제어부는 설정한 초기주파수로 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대해 주파수 스윕을 개시하며 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟(510)에 송신할 수 있다.
근전계 레이더 단면적 측정 시스템(500)은 복수의 안테나들에 포함되는 어느 하나의 안테나에 다른 신호들이 동시에 수신되더라도, 다른 신호들의 주파수가 안테나 자신의 수신 펄스 신호의 주파수와 다를 경우 각 신호를 분리할 수 있다. 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(500)은 안테나에서 안테나 자신의 송신 펄스 신호의 주파수를 갖는 수신 펄스 신호만을 분리하여 레이더 단면적 측정을 수행하는데 필요한 데이터로 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는 기 설정된 주파수 범위가 9GHz~11GHz일 경우, 제1 안테나(521)의 초기 주파수를 9GHz로 설정하여 9.001GHz, 9.002GHz, ?? 10.999GHZ, 11GHz로 주파수 스윕하고, 제2 안테나(522)의 초기 주파수를 9.1GHz로 설정하여 9.101GHz, 9.102GHz, ?? 11Ghz, 9GHz, ?? 9.098GHz, 9.099GHz 로 주파수 스윕할 수 있다. 또한 제3 안테나(523)에 대해선 초기 주파수를 9.2GHz로 설정하여 9.201GHz, ?? 11GHz, 9GHz, ?? 9.198GHz, 9.199GHz로 주파수 스윕할 수 있다. 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(500)은 제2 안테나(522)에 9.1GHz의 수신 펄스 신호가 수신되어야 하는 수신 시간에 제1 안테나(521)의 9GHz의 신호와 제3 안테나(523)의 9.2GHz의 신호가 수신되는 경우, 9.1GHz의 신호만을 분리하여 레이더 단면적 측정을 위한 데이터로 사용할 수 있다.
제어부가 송신 펄스 신호의 초기주파수를 설정하는 방법은, 복수의 안테나들 각각의 송신 펄스 신호의 초기주파수를 모두 다르게 설정하는 방법 또는 신호의 간섭이 발생한 안테나들에 대해서만 송신 펄스 신호의 초기주파수를 다르게 설정하는 방법 모두를 포함할 수 있다. 또한, 제어부는 복수의 안테나들 각각의 송신 펄스 신호의 송신 시간을 다르게 설정하는 과정을 생략하고, 초기 주파수를 다르게 설정하는 방법만으로도 송신 펄스 신호를 제어할 수 있다.
제어부가 송신 펄스 신호들의 초기주파수를 다르게 설정함에도 불구하고, 수신 펄스 신호들의 하모닉 주파수들 간의 혼합에 의해 안테나간 신호 간섭이 발생할 수 있다. 하모닉은 주파수는 기본 주파수(fundamental frequency)에서 파생되는 기본 주파수의 정 배수 주파수들이다. 복수의 안테나들의 수신 펄스 신호들의 하모닉 주파수들이 혼합되는 경우 우연에 의해, 복수의 안테나들에 포함되는 어느 하나의 안테나의 수신 펄스 신호와 동일한 주파수를 가지는 신호가 어느 하나의 안테나에 동시에 수신될 수 있다.
제어부는 이와 같이 하모닉 주파수들 간의 혼합에 의해 안테나간 신호 간섭이 발생하는 경우, 송신 펄스 신호들의 송신 시간 및 초기주파수를 재설정하여 신호 간섭을 최소화할 수 있다. 제어부는 하모닉 주파수들 간의 혼합에 의한 신호 간섭을 발생시키는 안테나에 대해 송신 시간을 변경하여 간섭 신호가 동시에 수신되지 않도록 할 수 있다. 또한 제어부는 하모닉 주파수들 간의 혼합에 의한 신호 간섭을 발생시키는 안테나에 대해 초기 주파수를 변경할 수 있다. 이 경우, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템(500)은 간섭 신호가 동시에 수신되더라도 수신된 신호들의 주파수가 다르므로 목표한 수신 펄스 신호만을 분리하여 레이더 단면적 측정을 위한 데이터로 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 안테나(521)의 송신 펄스 신호의 주파수가 f1, 제2 안테나(522)의 송신 펄스 신호의 주파수가 f2, 제3 안테나(523)의 송신 펄스 신호의 주파수가 f3일 수 있다. f1 신호와 f3 신호의 하모닉 주파수의 혼합으로 인해 f2 와 동일한 주파수의 신호가 생성되는 경우(f2 = m*f3 ± n*f1), 제2 안테나(522)에서 신호 간섭이 발생할 수 있다. 제어부는 제1 안테나(521)의 송신 시간을 변경하여 제2 안테나(522)의 수신 시간에 제1 안테나(521)의 신호가 수신되지 않도록 하거나, 제1 안테나(521)의 송신 펄스 신호의 초기주파수를 변경하여 하모닉 주파수의 혼합으로 f2 의 신호가 발생되지 않도록 하여 신호 간섭을 최소화할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 방법은 도 1 내지 도 5에 도시된 근전계 레이더 단면적 측정 시스템에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 5에 도시된 근전계 레이더 단면적 측정 시스템에 관하여 전술된 내용은 도 6의 방법에도 적용됨을 알 수 있다.
단계 610에서, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간을 다르게 설정할 수 있다.
근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 타겟의 크기에 기초하여 복수의 송신 펄스 신호들의 펄스 폭을 설정하고, 배열 안테나의 수신감도에 기초하여 복수의 송신 펄스 신호들의 펄스 반복 주기를 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 복수의 안테나들에서, 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나의 송신 펄스 신호에 대응되는 수신 펄스 신호의 크기를 측정할 수 있다. 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 타겟에 대한 레이더 단면적 측정을 수행하기 전에, 제1 안테나의 송신 펄스 신호에 대해 제1 안테나를 제외한 나머지 안테나들에서 수신되는 신호의 크기를 측정할 수 있다. 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 나머지 안테나들에서 측정된 신호의 크기에 기초하여, 복수의 안테나들의 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간 및 초기 주파수를 설정할 수 있다.
제2 안테나에서 제1 안테나에 의한 신호가 수신된 경우, 제2 안테나에서 제1 안테나의 신호에 의한 신호 간섭이 발생할 수 있다. 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 제1 안테나의 송신 시간을 제2 안테나의 송신 시간과 비교적 멀게 설정하여 제2 안테나에서의 신호 간섭을 최소화할 수 있다. 또한, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 제2 안테나에서 제1 안테나의 신호의 하모닉 주파수로 인한 신호 간섭이 발생하지 않도록 제1 안테나의 신호의 초기 주파수를 설정할 수 있다.
단계 620에서, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟에 송신할 수 있다.
근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 배열 안테나로부터 근전계에 위치한 타겟과 연결된 회전시스템을 구동시켜 타겟을 회전시킬 수 있다. 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 타겟의 각도가 제1 각도일 때, 기 설정된 주파수 범위 내에서 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나의 송신 펄스 신호에 대해 주파수 스윕을 시작하고, 타겟의 각도를 제1 각도에서 제2 각도로 회전시키며 주파수 스윕을 완료하고, 타겟의 각도가 제 2각도일 때 제1 안테나에 대해 주파수 스윕 과정을 반복할 수 있다.
단계 630에서, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신할 수 있다.
근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 송신 시간이 분리된 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대응되는 복수의 수신 펄스 신호들에 기초하여 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 설정하고, 설정된 초기 주파수로 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대해 주파수 스윕을 개시하며 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟에 송신할 수 있다.
근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대응되는 복수의 수신 펄스 신호들의 하모닉 주파수들 간의 혼합에 의해, 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나에 동일한 주파수의 복수의 수신 펄스 신호들이 동시에 수신되는 경우, 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 재설정할 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 방법은 도 1 내지 도 5에 도시된 근전계 레이더 단면적 측정 시스템에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 5에 도시된 근전계 레이더 단면적 측정 시스템에 관하여 전술된 내용은 도 7의 방법에도 적용됨을 알 수 있다.
단계 710에서, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 다르게 설정할 수 있다.
단계 720에서, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 설정된 초기 주파수로 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대해 주파수 스윕을 개시하며 복수의 송신 펄스 신호들을 타겟에 송신할 수 있다.
단계 730에서, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신할 수 있다.
근전계 레이더 단면적 측정 시스템은 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대응되는 복수의 수신 펄스 신호들의 하모닉 주파수들 간의 혼합에 의해, 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나에 동일한 주파수의 복수의 수신 펄스 신호들이 동시에 수신되는 경우, 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 재설정할 수 있다.
본 실시예들은 전자 디바이스에 의해 실행 가능한 명령어 및 데이터를 저장하는 전자 디바이스로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 어플리케이션의 형태로 구현될 수 있다. 상기 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 소정의 프로그램 모듈을 생성하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 명령어는 프로세서에 의해 실행되었을 때, 개시된 실시예들의 소정의 동작들을 수행할 수 있다.
본 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 명세서에서, "부"는 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다.
전술한 본 명세서의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 명세서의 내용이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 실시예의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 근전계(near-field) 레이더 단면적(Radar Cross Section) 측정을 위한 신호 제어 시스템에서 있어서,
    근전계의 타겟;
    상기 타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스(pulse) 신호들을 상기 타겟에 송신하고, 상기 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신하는 복수의 안테나들을 포함하는 배열 안테나; 및
    상기 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간을 다르게 설정하는 제어부를 포함하는, 신호 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 제어 시스템은,
    상기 타겟과 연결된 회전시스템을 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 회전시스템을 구동시켜 상기 타겟을 회전시키고,
    상기 타겟의 각도가 제1 각도일 때, 상기 기 설정된 주파수 범위 내에서 상기 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나의 송신 펄스 신호에 대해 주파수 스윕(frequency sweep)을 시작하고,
    상기 타겟의 각도를 제1 각도에서 제2 각도로 회전시키며 상기 주파수 스윕을 완료하고,
    상기 타겟의 각도가 제2 각도일 때 상기 제1 안테나에 대해 상기 주파수 스윕 과정을 반복하는, 신호 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 타겟의 크기에 기초하여 상기 복수의 송신 펄스 신호들의 펄스 폭(pulse width)을 설정하고, 상기 배열 안테나의 수신감도에 기초하여 상기 복수의 송신 펄스 신호들의 펄스 반복 주기(pulse repetition interval)를 설정하는, 신호 제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 송신 시간이 분리된 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대응되는 상기 복수의 수신 펄스 신호들에 기초하여 상기 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 설정하고,
    상기 설정된 초기 주파수로 상기 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대해 주파수 스윕을 개시하며 상기 복수의 송신 펄스 신호들을 상기 타겟에 송신하는, 신호 제어 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대응되는 상기 복수의 수신 펄스 신호들의 하모닉(harmonic) 주파수들 간의 혼합에 의해, 상기 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나에 동일한 주파수의 복수의 수신 펄스 신호들이 동시에 수신되는 경우,
    상기 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 재설정하는, 신호 제어 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 안테나들에서, 상기 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나의 송신 펄스 신호에 대응되는 수신 펄스 신호의 크기를 측정하고,
    상기 측정된 크기에 기초하여, 상기 복수의 안테나들의 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간 및 초기 주파수를 설정하는, 신호 제어 시스템.
  7. 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 시스템에 있어서,
    근전계의 타겟;
    상기 타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스 신호들을 상기 타겟에 송신하고, 상기 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신하는 복수의 안테나들을 포함하는 배열 안테나; 및
    상기 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 다르게 설정하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 설정된 초기 주파수로 상기 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대해 주파수 스윕을 개시하며 상기 복수의 송신 펄스 신호들을 상기 타겟에 송신하는, 신호 제어 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대응되는 상기 복수의 수신 펄스 신호들의 하모닉 주파수들 간의 혼합에 의해, 상기 복수의 안테나들에 포함되는 제1 안테나에 동일한 주파수의 복수의 수신 펄스 신호들이 동시에 수신되는 경우,
    상기 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 재설정하는, 신호 제어 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 신호 제어 시스템; 및
    상기 배열 안테나로부터 수신된 복수의 수신 펄스들을 기초로 근전계 레이더 단면적을 측정하는 데이터 처리기를 포함하는, 근전계 레이더 단면적 측정 시스템.
  10. 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 방법에 있어서,
    타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 송신 시간을 다르게 설정하는 단계;
    상기 복수의 송신 펄스 신호들을 상기 타겟에 송신하는 단계; 및
    상기 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 근전계 레이더 단면적 측정을 위한 신호 제어 방법에 있어서,
    타겟의 레이더 단면적을 측정하기 위한 기 설정된 주파수 범위의 복수의 송신 펄스 신호들 각각의 초기 주파수를 다르게 설정하는 단계;
    상기 설정된 초기 주파수로 상기 복수의 송신 펄스 신호들 각각에 대해 주파수 스윕을 개시하며 상기 복수의 송신 펄스 신호들을 상기 타겟에 송신하는 단계;
    상기 타겟으로부터 반사된 복수의 수신 펄스 신호들을 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제 10항 및 제 11항 중 어느 한 항의 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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