KR102188034B1 - Sidelobe blanking system for phased array radar - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시 예들은 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a side lobe blocking system of a phased array radar.
위상 배열 레이더는 위상차를 이용해 전자식으로 빔을 조향하는 레이더로서, 전자파를 이용해 공대공·공대지·공대해 표적을 탐지·추적하는 기술이다. 위상 배열 레이더의 모듈은 각각 작동하기 때문에 하나의 안테나만 작동하는 기존 기계식 레이더의 한계를 극복할 수 있다. 위상 배열 레이더를 탑재한 전투기의 조종사는 한꺼번에 적 전투기 여러 대를 식별하는 동시에 지상 및 해상, 공중 상황 등 전장의 모든 상황을 실시간으로 파악해 대응할 수 있다.Phased array radar is a radar that electronically steers a beam using phase difference, and is a technology that detects and tracks targets in air-to-air, air-to-ground, and air-to-sea using electromagnetic waves. Since each of the phased array radar modules operates, it can overcome the limitations of conventional mechanical radars that operate only one antenna. A pilot of a fighter equipped with a phased array radar can identify multiple enemy fighters at once and respond to all situations on the battlefield in real time, including ground, sea, and air conditions.
정확한 표적 탐지 성능을 구현하기 위해서는 탐지 영역을 제외한 나머지 각도에서 들어오는 신호를 제거할 필요가 있다. 그렇지 않으면 작전 중 탐지 영역 이외 지형이나 건물들에 의해 발생하는 클러터나, 재밍 신호와 같은 원하지 않는 신호에 의해 레이더의 표적 탐지 성능이 저하되고, 전시 상황에 빠른 대처를 할 수 없게 된다.In order to implement accurate target detection performance, it is necessary to remove signals coming from angles other than the detection area. Otherwise, the radar's target detection performance is degraded due to unwanted signals such as clutter or jamming signals generated by terrain or buildings other than the detection area during the operation, and it is impossible to quickly respond to the wartime situation.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 주 안테나의 부엽 레벨보다 높은 이득을 갖는 보조 안테나를 구비하여 보조 안테나에서 수신되는 수신신호를 이용하여 이를 주안테나의 수신신호와 비교하고, 부엽(sidelobe)으로부터 들어오는 신호라고 판단되면 주 안테나의 출력 신호를 표적 검출의 입력 신호로 사용되지 못하도록 제거하는 방법이 이용되고 있다. 이러한 방법을 부엽 차단(sidelobe blanking, SLB)이라고 한다.To solve this problem, an auxiliary antenna having a gain higher than the sidelobe level of the main antenna is provided, and the received signal received from the auxiliary antenna is used to compare it with the received signal of the main antenna, and the signal is referred to as a signal coming from the sidelobe. If determined, a method of removing the output signal of the main antenna so that it cannot be used as an input signal for target detection is used. This method is called sidelobe blanking (SLB).
하지만, 보조 안테나를 이용하여 부엽으로부터 들어오는 신호를 차단하는 경우, 보조 안테나의 설계 요구사항으로 설계 및 시험비용 및 보조 안테나 제작비용이 많이 소요된다. 그리고 보조 안테나가 존재함으로써, 이 보조안테나와 다른 배열 소자들 간의 상호 간섭(mutual coupling)도 발생한다. 이러한 상호 간섭은 신호 수신에 영향을 주고 이는 표적 정보 추정에 오차를 유발할 수 있다는 문제점이 있다.However, when an auxiliary antenna is used to block a signal coming from the side lobe, the design and test cost and the auxiliary antenna manufacturing cost are high as a design requirement of the auxiliary antenna. In addition, since the auxiliary antenna is present, mutual coupling between the auxiliary antenna and other array elements occurs. Such mutual interference has a problem in that it affects signal reception, which may cause an error in estimating target information.
본 발명의 실시 예들의 목적은 별도의 보조 안테나를 사용하지 않고 부엽 차단 기능을 구현하는 부엽 차단 시스템을 제공하고, 보조 안테나 설계 및 제작에 따른 비용 및 시간을 절감, MTBF(mean time between failures)의 증가 및 시스템을 소형화 할 수 있는 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템을 제공하는데 있다.An object of the embodiments of the present invention is to provide a side-lobe blocking system that implements a side-lobe blocking function without using a separate auxiliary antenna, and to reduce cost and time in designing and manufacturing an auxiliary antenna, and to reduce mean time between failures (MTBF). It is to provide a side lobe blocking system of a phased array radar that can increase and reduce the system size.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 실시 예들의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are exemplary, and the scope of the embodiments of the present invention is not limited thereby.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 양상에 따르면, 표적을 향해 전파를 송신하고, 표적으로부터 반사되는 전파를 수신신호로 수신하는 배열 안테나 소자, 수신신호를 처리하여 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 생성하는 채널 형성부, 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 이용하여 수신신호가 부엽에서 유입되는지 판단하고, 수신신호가 부엽에서 유입된 경우 수신신호를 차단하는 부엽 차단부를 포함하는 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템이 제공될 수 있다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, according to one aspect of the present disclosure, an array antenna element that transmits a radio wave toward a target and receives a radio wave reflected from the target as a received signal, and a sum channel by processing the received signal. A channel forming unit that generates an output signal and a secondary channel output signal, a side leaf that determines whether the received signal flows from the side lobe using the sum channel output signal and the secondary channel output signal, and blocks the received signal when the received signal flows from the side lobe. A side lobe blocking system of a phased array radar including a blocking portion may be provided.
또한, 부엽 차단부는, 차채널 출력신호를 합채널 출력신호로 나눈 값의 허수부를 계산하고, 허수부의 절댓값을 소정의 임계값과 비교하고, 절댓값이 임계값보다 큰 경우 수신신호를 차단할 수 있다.In addition, the side lobe blocking unit may calculate an imaginary part of a value obtained by dividing the difference channel output signal by the sum channel output signal, compare the absolute value of the imaginary part with a predetermined threshold value, and block the received signal when the absolute value is greater than the threshold value.
또한, 임계값이 변경됨에 따라 위상 배열 레이더의 탐지범위가 변경될 수 있다.Also, as the threshold value is changed, the detection range of the phased array radar may be changed.
또한, 임계값이 감소함에 따라 위상 배열 레이더의 탐지범위가 감소할 수 있다.Also, as the threshold value decreases, the detection range of the phased array radar may decrease.
또한, 배열 안테나 소자는 제1 구역과 제2 구역으로 구분되고, 채널 형성부는 제1 구역의 수신신호 및 제2 구역의 수신신호의 합을 합채널 출력신호로 생성하고, 제1 구역의 수신신호 및 제2 구역의 수신신호의 차이를 차채널 출력신호로 생성할 수 있다.In addition, the array antenna element is divided into a first area and a second area, and the channel forming unit generates the sum of the received signal of the first area and the received signal of the second area as a sum channel output signal, and the received signal of the first area And a difference between the received signal in the second area may be generated as a secondary channel output signal.
다른 일 양상에 따르면, 표적을 향해 전파를 송신하고, 표적으로부터 반사되는 전파를 수신신호로 수신하는 배열 안테나 소자, 수신신호를 처리하여 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 생성하는 채널 형성부,합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 이용하여 수신신호가 주엽에서 유입되는지 판단하고, 주엽에서 유입된 경우 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 이용하여 표적정보를 추출하는 표적정보 추출부를 포함하는 위상 배열 레이더 시스템이 제공될 수 있다.According to another aspect, an array antenna element that transmits a radio wave toward a target and receives a radio wave reflected from the target as a received signal, a channel forming unit that processes the received signal to generate a sum channel output signal and a difference channel output signal, Comprising a target information extracting unit that determines whether the received signal flows from the main lobe using the sum-channel output signal and the sub-channel output signal, and extracts target information using the sum-channel output signal and the sub-channel output signal when the received signal is introduced from the main lobe A phased array radar system can be provided.
또 다른 일 양상에 따르면, 배열 안테나 소자가 표적을 향해 전파를 송신하고, 표적으로부터 반사되는 전파를 수신신호로 수신하는 단계, 수신신호를 처리하여 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 생성하는 단계 및 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 이용하여 수신신호가 부엽에서 유입되는지 판단하고, 수신신호가 부엽에서 유입된 경우 수신신호를 차단하는 단계를 포함하는 위상 배열 레이더의 부엽 차단 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect, the array antenna element transmits a radio wave toward a target and receives the radio wave reflected from the target as a received signal, processing the received signal to generate a sum channel output signal and a difference channel output signal And determining whether the received signal flows from the side lobe using the sum channel output signal and the difference channel output signal, and blocking the received signal when the received signal is introduced from the side lobe. I can.
또한, 수신신호를 차단하는 단계는 차채널 출력신호를 합채널 출력신호로 나눈 값의 허수부를 계산하고, 허수부의 절댓값을 소정의 임계값과 비교하고, 절댓값이 임계값보다 큰 경우 수신신호를 차단할 수 있다.In addition, blocking the received signal includes calculating the imaginary part of the value obtained by dividing the difference channel output signal by the sum channel output signal, comparing the absolute value of the imaginary part with a predetermined threshold, and blocking the received signal when the absolute value is greater than the threshold. I can.
또한, 임계값이 변경됨에 따라 위상 배열 레이더의 탐지범위가 변경될 수 있다.Also, as the threshold value is changed, the detection range of the phased array radar may be changed.
또한, 임계값이 감소함에 따라 위상 배열 레이더의 탐지범위가 감소할 수 있다.Also, as the threshold value decreases, the detection range of the phased array radar may decrease.
또한, 배열 안테나 소자는 제1 구역과 제2 구역으로 구분되고, 합채널 출력신호는 제1 구역의 수신신호 및 제2 구역의 수신신호의 합이고, 차채널 출력신호는 제1 구역의 수신신호 및 제2 구역의 수신신호의 차이일 수 있다.In addition, the array antenna element is divided into a first zone and a second zone, the sum channel output signal is the sum of the received signal in the first zone and the received signal in the second zone, and the difference channel output signal is the received signal in the first zone And a difference between the received signal in the second area.
또 다른 일 양상에 따르면, 배열 안테나 소자 및 프로세서를 포함하는 위상 배열 레이더 시스템의 제어 방법에 있어서, 프로세서에서, 배열 안테나 소자를 통해 표적을 향해 전파를 송신하고, 표적으로부터 반사되는 전파를 수신신호로 수신하는 단계, 프로세서에서, 수신신호를 처리하여 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 생성하는 단계 및 프로세서에서, 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 이용하여 수신신호가 주엽에서 유입되는지 판단하고, 주엽에서 유입된 경우 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 이용하여 표적정보를 추출하는 단계를 포함하는, 위상 배열 레이더 시스템의 제어 방법.According to another aspect, in a control method of a phased array radar system including an array antenna element and a processor, in the processor, a radio wave is transmitted toward a target through the array antenna element, and the radio wave reflected from the target is used as a received signal. Receiving, in the processor, processing the received signal to generate a sum channel output signal and a difference channel output signal, and in the processor, using the sum channel output signal and the difference channel output signal, it is determined whether the received signal flows from the main lobe. And extracting target information using the sum channel output signal and the difference channel output signal when introduced from the main lobe.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 별도의 보조 안테나를 사용하지 않고 부엽 차단 기능을 함으로써, 보조 안테나 설계 및 제작에 따른 비용 및 시간을 절감할 수 있고, MTBF(mean time between failures)가 증가될 수 있고, 위상 배열 안테나 시스템을 소형화 할 수 있는 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템을 제공할 수 있다.According to embodiments of the present invention, by performing a side lobe blocking function without using a separate auxiliary antenna, cost and time for designing and manufacturing an auxiliary antenna can be reduced, and mean time between failures (MTBF) can be increased. , It is possible to provide a side lobe blocking system of a phased array radar capable of miniaturizing a phased array antenna system.
또한 보조 안테나 설계 및 제작에 따른 비용 및 시간이 절감됨에 따라 전술용 위상 배열 레이다의 생산에 걸리는 경제 및 시간적 자원이 절약될 수 있고, 위상 배열 레이다 시스템을 소형화 함에 따라 전투기에 위상 배열 레이다 탑재가 더 용이해 질 수 있다.In addition, as the cost and time required for the design and manufacture of auxiliary antennas are reduced, the economy and time resources required for the production of tactical phased array radars can be saved, and as the phased array radar system is downsized, it is more necessary to mount phased array radars on fighters. It can be easier.
물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 실시에들의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the embodiments of the present invention is not limited by these effects.
본 발명은, 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 위상 배열 레이더 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 입사각 별 의 값을 나타내는 그래프이다.
도 4는 부엽차단 알고리즘의 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 위상 배열 레이더의 부엽 차단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.The present invention can be easily understood by a combination of the following detailed description and accompanying drawings, and reference numerals denote structural elements.
1 is a block diagram showing a side lobe blocking system of a phased array radar according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a phased array radar system according to another embodiment of the present invention.
3 is for each incident angle It is a graph showing the value of.
4 is a flow chart for explaining the flow of a side lobe blocking algorithm.
5 is a flowchart illustrating a method of blocking a side lobe of a phased array radar.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상세한 설명 및 실시 예들로부터 해당 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.In the present invention, since various transformations can be applied and various embodiments can be provided, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention, and a method of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described later in detail together with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms. That is, what can be easily inferred by experts in the relevant technical field from the detailed description and embodiments is interpreted as belonging to the scope of the rights.
한편, 본 명세서에서 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.On the other hand, in the present specification, when a component is "connected" with another component, this includes not only a "direct connection" but also a "connected with another component in the middle". In addition, terms such as include or have means that the features or elements described in the specification are present, and do not preclude the possibility of adding one or more other features or elements in advance.
본 개시의 일부 실시 예는 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.Some embodiments of the present disclosure may be represented by functional block configurations and various processing steps. Some or all of these functional blocks may be implemented with various numbers of hardware and/or software components that perform specific functions. For example, the functional blocks of the present disclosure may be implemented by one or more microprocessors, or may be implemented by circuit configurations for a predetermined function. In addition, for example, the functional blocks of the present disclosure may be implemented in various programming or scripting languages. The functional blocks may be implemented as an algorithm executed on one or more processors. In addition, the present disclosure may employ conventional techniques for electronic environment setting, signal processing, and/or data processing. Terms such as “mechanism”, “element”, “means” and “composition” can be used widely, and are not limited to mechanical and physical configurations. In addition, terms such as "?? unit" and "?? module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. have.
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.In addition, the connecting lines or connecting members between the components illustrated in the drawings are merely illustrative of functional connections and/or physical or circuit connections. In an actual device, connections between components may be represented by various functional connections, physical connections, or circuit connections that can be replaced or added.
이하의 실시 예들에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르지 않는 한, 복수개의 표현을 포함한다.In the following embodiments, terms such as first and second are not used in a limiting meaning, but are used for the purpose of distinguishing one component from another component. In addition, the expression in the singular includes a plurality of expressions unless clearly different from the context.
또한, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.In addition, when an embodiment can be implemented differently, a specific process order may be performed differently from the described order. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order opposite to the described order.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when describing with reference to the drawings, the same or corresponding components are assigned the same reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. .
실시 예에서, 위상 배열 레이더는 전파 송수신 모듈을 여러 개 붙여서 배열한 후 각각의 모듈이 송수신하는 전파의 위상을 개별 제어하여 지향성을 갖게 한 레이더를 의미한다. 위상 배열 레이더는 비능동형 전자주사식 위상배열레이더(Passive Electronically Scanned Array, 이하 PESA라 한다) 또는 능동형 전자주사식 위상배열레이더(Active Electronically Scanned Array, 이하 AESA라 한다)를 포함한다. 위상배열레이더 시스템은 고정된 안테나에 배열된 레이더 소자가 전자적으로 레이더 파의 방향을 바꿔 목표를 탐색 및 추적하는 방식의 레이더 시스템이다. 전자적으로 레이더의 탐지 빔 형성, 방사 패턴 및 방향 설정이 신속하게 이루어지므로 다양한 목표물을 동시에 탐지, 추적할 수 있고 자동적으로 표적을 선택, 식별할 수 있다. 또한 주변 상황의 돌발적인 변화에도 신속히 대처할 수 있는 융통성 있는 다양한 기능을 갖추고 있다.In an embodiment, the phased array radar refers to a radar that has directivity by individually controlling a phase of a radio wave transmitted and received by each module after arranging a plurality of radio wave transmission/reception modules attached thereto. Phased array radar includes a passive electronically scanned array (PESA) or an active electronically scanned array (AESA). The phased array radar system is a radar system in which a radar element arranged in a fixed antenna electronically changes the direction of a radar wave to search and track a target. Electronically, the radar's detection beam formation, radiation pattern, and direction are quickly set, allowing simultaneous detection and tracking of various targets and automatic target selection and identification. In addition, it has a variety of flexible functions that can quickly cope with sudden changes in surrounding situations.
실시 예에서, 엽(Lobe)은 안테나의 복사패턴 상에서 둥근 돌출부, 조각을 의미한다. 주엽(Main Lobe)은 안테나 복사패턴 또는 주파수 스펙트럼 상에서, 최대가 되는 방향을 포함하는 엽(Lobe)를 의미한다. 주엽은 안테나 등을 설계할 때 원하는 방향으로의 최대 에너지 전송 등을 나타낸다. 부엽(Side Lobe)은 주엽 이외에 복사 패턴 상에서 작게 생기는 성분을 말한다. In an embodiment, a lobe refers to a round protrusion or piece on a radiation pattern of an antenna. The main lobe refers to a lobe including a maximum direction in the antenna radiation pattern or frequency spectrum. The main lobe represents the maximum energy transmission in a desired direction when designing an antenna or the like. Side lobe refers to a component that occurs small in radiation patterns other than the main lobe.
실시 예에서, 프로세서는 위상 배열 레이더 시스템을 실행하기 위한 전반적인 기능들을 제어하는 역할을 한다. 프로세서는 위상 배열 레이더 시스템 내에 구비된 CPU(central processing unit), GPU(graphics processing unit), AP(application processor) 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In an embodiment, the processor serves to control overall functions for executing the phased array radar system. The processor may be implemented with a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), an application processor (AP), etc. included in the phased array radar system, but is not limited thereto.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템은 배열 안테나 소자(110), 채널 형성부(120) 및 부엽 차단부(130)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram showing a side lobe blocking system of a phased array radar according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a side lobe blocking system of a phased array radar may include an
배열안테나소자(110)는 감지하고자 하는 표적을 향해 전파를 송신하고, 표적으로부터 반사되는 전파를 수신신호로 수신할 수 있다. 예컨대, 배열 안테나 소자(110)는 빠른 빔 조향이 가능한 위상배열 안테나(phased array antenna)일 수 있다. The
도 1을 참조하면, 배열 안테나 소자(110)의 각각의 사각형은 안테나 소자를 의미할 수 있다. 배열 안테나 소자(110)는 여러 개가 선형적(linearly)으로 배열될 수 있다. 배열안테나소자(110)는 합 채널(S)과 차 채널(D)을 형성하기 위해 A구역과 B구역으로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 1, each square of the
채널 형성부(120)는 합채널(S)과 차채널(D)을 형성할 수 있다. 합채널(S)과 차채널(D)은 수학식 1을 이용하여 계산될 수 있다. The
수학식 1에서 A는 배열 안테나 소자의 A구역에서 수신된 수신신호일 수 있고, B는 B구역에서 수신된 수신신호일 수 있다. In
부엽 차단부(130)는 채널 형성부에서 출력 된 합채널(S) 및 차채널(D)을 이용하여 수신신호가 부엽에서 유입되는지 판단하고, 수신신호가 부엽에서 유입된 경우 수신신호를 차단할 수 있다. 합채널(S)과 차채널(D)을 이용한 판단에 대해서는 도 3 및 도 4에서 더 자세히 후술한다.The side
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 위상 배열 레이더 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 위상 배열 레이더 시스템은 표적정보 추출부(240)를 포함 할 수 있다. 표적정보 추출부(240)는 수신신호가 주엽에서 유입되는지 판단할 수 있고, 주엽에서 유입된 경우 합채널 및 차채널을 이용하여 표적정보를 추출할 수 있다.2 is a block diagram illustrating a phased array radar system according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the phased array radar system according to an embodiment may include a target
표적정보 추출부(240)는 합채널과 차채널이 입력될 수 있다. 표적정보 추출부(240)는 입력된 합채널과 차채널을 이용하여 수신신호가 부엽에서 유입되는지 판단할 수 있다. 부엽 차단부와 표적정보 추출부를 병합함으로써, 시스템이 간단해지고 시스템 전체 처리 속도가 빨라질 수 있다.The target
표적정보 추출부(240)는 주엽에서 유입된 표적의 표적정보를 추출할 수 있다. 표적정보는 반사 강도, 표적 위치(입사각, 앙각(elevation angle), 표적거리), 표적 크기, 표적 운동 특성, 반사 물체의 기하학적 모양을 포함할 수 있다. The target
예를 들어, 표적의 입사각은 수학식 2를 이용하여 계산될 수 있다.For example, the angle of incidence of the target may be calculated using
수학식 2에서 는 입사각, 은 안테나 배열의 총 개수이고, 는 배열과 배열간의 간격이고, 는 신호의 파장(wavelength)이다. 은 A구역의 안테나 및 B구역의 안테나를 모두 합한 개수이다. 수학식 2에서 Im(·)은 복소수에서 허수부(imaginary part)만 취하는 연산자이며, S, D는 표적들의 합채널과 차채널의 값이며 복소수이다.In
일 실시 예에 따르면, 위상 배열 레이더 시스템은 표적 탐지부(230)를 더 포함할 수 있다. 표적 탐지부(230)는 채널 형성부(220)에서 출력된 합채널을 이용하여 수신된 신호의 표적 여부를 판단할 수 있다. 수신된 신호가 표적인 경우, 표적 탐지부(230)는 합채널을 출력할 수 있다.According to an embodiment, the phased array radar system may further include a
일 실시 예에 따르면, 표적이 부엽에서 유입되었는지에 대한 판단은 수학식 3에 의해 계산될 수 있다.According to an embodiment, the determination as to whether the target has been introduced from the side lobe may be calculated by
수학식 3에서 Im(·)은 복소수에서 허수부(imaginary part)만 취하는 연산자이다. S, D는 합채널과 차채널의 값이며 복소수이다. 임계값 는 차단하고 싶은 부엽 입사각에 따라 변경 될 수 있다. 를 변경함에 따라서 위상배열 레이더의 차단하고 싶은 부엽 입사각이 변경될 수 있고, 이에 따라 위상배열 레이더의 탐지범위가 변경될 수 있다.In
예를 들어, 임계값 는 0.5 내지 1.5의 값 중 한 값으로 조정될 수 있다. 수학식 3에서 의 값을 0.5로 설정 했을 경우 주엽 입사각은 약 -1.0°에서 +1.0°로 설정되고, 의 값을 1.5로 했을 경우 주엽 입사각은 약 -2.2°에서 +2.2°로 설정된다. 즉, 임계값 를 조절 함에 따라서 주엽의 범위를 조절할 수 있다. 따라서, 임계값 의 값을 조정하여 주엽의 영역을 선택할 수 있고, 주엽에서 들어오는 신호만 남기고 나머지 부엽에서 유입되는 표적을 제거 할 수 있다.For example, the threshold May be adjusted to one of 0.5 to 1.5. In
도 3은 입사각에 따른의 값을 나타내는 그래프이고, 도 3의 (a)는 입사각 -80° 내지 80°의 의 값을 도시한다. 도 3의 (b)는 입사각 -3° 내지 3°의 값을 도시한다. 도 3의 (b)를 참조하면, 임계값 의 값이 1로 기설정 되어있는 경우, 주엽(mainlobe)의 범위는 약 -1.8° 내지 1.8°일 수 있다. 의 절대값이 1보다 작은 경우 표적의 입사각이 주엽 내에 위치하는 것을 알 수 있다. 따라서, 수학식 3을 만족하면 해당 표적은 주엽 안에 위치하는 표적으로 판단될 수 있다.3 is according to the angle of incidence Is a graph showing the value of, and (a) of FIG. 3 is an incidence angle of -80° to 80° Shows the value of 3(b) shows the incident angle of -3° to 3° Show the value. 3(b), the threshold value When the value of is preset to 1, the range of the mainlobe may be about -1.8° to 1.8°. If the absolute value of is less than 1, it can be seen that the angle of incidence of the target is located within the main lobe. Accordingly, if
도시되지 않았으나, 예를 들어, 임계값 의 값이 1보다 감소하는 경우에는 주엽의 범위는 도시되어있는 약 -1.8° 내지 1.8°보다 감소할 수 있다. 반대로 임계값 의 값이 1보다 증가하는 경우에는 주엽의 범위는 -1.8° 내지 1.8°보다 증가할 수 있다.Not shown, but for example threshold When the value of is decreased by less than 1, the range of the main lobe may decrease from about -1.8° to 1.8° as shown. Reverse threshold When the value of is increased more than 1, the range of the main lobe may increase from -1.8° to 1.8°.
도 4는 부엽차단 알고리즘 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다. 입력된 표적의 합채널(S)과 차채널(D) 신호로 수학식 3을 만족하는지 판단 할 수 있다. 수학식 3을 만족하여, 표적이 주엽 안에 있다고 판단되는 경우, 표적정보를 추출할 수 있다. 반대로, 수학식 3을 만족하지 못하는 경우, 표적이 부엽 안에 있다고 판단하여 표적을 삭제할 수 있다.4 is a flow chart for explaining the flow of a side lobe blocking algorithm. It may be determined whether
도 5는 위상 배열 레이더의 부엽을 차단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5에 도시된 위상 배열 레이더의 부엽을 차단하는 방법은, 앞서 설명된 도면들에서 설명된 실시 예들에 관련되므로, 이하 생략된 내용이라 할지라도, 앞서 도면들에서 설명된 내용들은 도 5의 방법에도 적용될 수 있다.5 is a flowchart illustrating a method of blocking a side lobe of a phased array radar. Since the method of blocking the side lobe of the phased array radar shown in FIG. 5 is related to the embodiments described in the drawings described above, the contents described in the previous drawings are the method of FIG. It can also be applied to
도 5를 참조하면, 단계 510에서 위상배열 안테나시스템은 탐지하고자 하는 표적을 향해 전파를 송신하고, 표적으로부터 반사되는 전파를 수신신호로 수신할 수 있다. 단계 520에서 위상배열 안테나 시스템은 수신신호를 기초로 합채널 및 차채널을 형성할 수 있다. 단계 530에서 위상배열 안테나 시스템은 합채널 신호를 이용하여 표적을 탐지 할 수 있다. 이때, 표적인 경우에는 합채널을 출력할 수 있다. 단계 540에서 위상배열 안테나 시스템은 입력된 합채널 및 차채널을 기초로 부엽에서 유입된 신호를 차단할 수 있다. 만약 수신신호가 주엽에서 유입된 경우에는 합채널 및 차채널을 출력할 수 있다. 단계 550에서 위상배열 안테나 시스템은 합채널 및 차채널을 이용하여 주엽 내의 표적정보를 추출할 수 있다. Referring to FIG. 5, in
본 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다. 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 요인들에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.In the present specification (especially in the claims), the use of the term "above" and a reference term similar thereto may correspond to both the singular and the plural. In addition, when a range is described, it includes individual values belonging to the above range (unless otherwise stated), it is the same as describing each individual value constituting the range in the detailed description. Finally, if there is no explicit order or contradictory description of the steps constituting the method, the steps may be performed in an appropriate order. It is not necessarily limited to the order of description of the steps. The use of all examples or illustrative terms (for example, etc.) is merely for describing the technical idea in detail, and the scope is not limited due to the examples or illustrative terms unless limited by the claims. In addition, those skilled in the art will recognize that various modifications, combinations, and changes may be configured according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시 예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and it will be understood that various modifications and variations of the embodiments are possible from those of ordinary skill in the art. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
110: 배열 안테나 소자
120: 채널 형성부
130: 부엽 차단부
230: 표적 탐지부
240: 표적정보 추출부110: array antenna element
120: channel forming portion
130: side lobe blocking portion
230: target detection unit
240: target information extraction unit
Claims (12)
표적을 향해 전파를 송신하고, 상기 표적으로부터 반사되는 상기 전파를 수신신호로 수신하는 배열 안테나 소자;
상기 수신신호를 처리하여 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 생성하는 채널 형성부; 및
상기 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 이용하여 상기 수신신호가 부엽에서 유입되는지 판단하고, 상기 수신신호가 상기 부엽에서 유입된 경우 상기 수신신호를 차단하는 부엽 차단부를 포함하고,
상기 부엽 차단부는,
상기 차채널 출력신호를 상기 합채널 출력신호로 나눈 값의 허수부를 계산하고, 상기 허수부의 절댓값을 소정의 임계값과 비교하고, 상기 절댓값이 상기 임계값보다 큰 경우 상기 수신신호를 차단하는, 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템.In the side lobe blocking system of a phased array radar,
An array antenna element that transmits a radio wave toward a target and receives the radio wave reflected from the target as a reception signal;
A channel forming unit processing the received signal to generate a sum channel output signal and a difference channel output signal; And
A side lobe blocker configured to determine whether the received signal flows from the side lobe using the sum channel output signal and the difference channel output signal, and block the received signal when the received signal is introduced from the side lobe,
The side lobe blocking portion,
Calculating an imaginary part of a value obtained by dividing the difference channel output signal by the sum channel output signal, comparing the absolute value of the imaginary part with a predetermined threshold value, and blocking the received signal when the absolute value is greater than the threshold value. Array radar side lobe blocking system.
상기 임계값이 변경됨에 따라 위상 배열 레이더의 탐지범위가 변경되는, 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템.The method of claim 1,
The detection range of the phased array radar is changed as the threshold value is changed, the side lobe blocking system of the phased array radar.
상기 임계값이 감소함에 따라 위상 배열 레이더의 탐지범위가 감소하는, 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템.The method of claim 1,
As the threshold value decreases, the detection range of the phased array radar decreases.
상기 배열 안테나 소자는 제1 구역과 제2 구역으로 구분되고,
상기 채널 형성부는 상기 제1 구역의 상기 수신신호 및 상기 제2 구역의 상기 수신신호의 합을 상기 합채널 출력신호로 생성하고, 상기 제1 구역의 상기 수신신호 및 상기 제2 구역의 상기 수신신호의 차이를 차채널 출력신호로 생성하는, 위상 배열 레이더의 부엽 차단 시스템. The method of claim 1,
The array antenna element is divided into a first zone and a second zone,
The channel forming unit generates the sum of the received signal in the first area and the received signal in the second area as the sum channel output signal, and the received signal in the first area and the received signal in the second area A side lobe blocking system of a phased array radar that generates the difference in the second channel output signal.
상기 수신신호를 처리하여 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 생성하는 단계; 및
상기 합채널 출력신호 및 차채널 출력신호를 이용하여 상기 수신신호가 부엽에서 유입되는지 판단하고, 상기 수신신호가 상기 부엽에서 유입된 경우 상기 수신신호를 차단하는 단계를 포함하고,
상기 수신신호를 차단하는 단계는
상기 차채널 출력신호를 상기 합채널 출력신호로 나눈 값의 허수부를 계산하고, 상기 허수부의 절댓값을 소정의 임계값과 비교하고, 상기 절댓값이 상기 임계값보다 큰 경우 상기 수신신호를 차단하는, 위상 배열 레이더의 부엽 차단 방법.An array antenna element transmitting a radio wave toward a target and receiving the radio wave reflected from the target as a received signal;
Processing the received signal to generate a sum channel output signal and a difference channel output signal; And
Determining whether the received signal flows from the side lobe using the sum channel output signal and the difference channel output signal, and blocking the received signal when the received signal flows from the side lobe,
Blocking the received signal comprises:
Calculating an imaginary part of a value obtained by dividing the difference channel output signal by the sum channel output signal, comparing the absolute value of the imaginary part with a predetermined threshold value, and blocking the received signal when the absolute value is greater than the threshold value. How to block the side lobe of the array radar.
상기 임계값이 변경됨에 따라 위상 배열 레이더의 탐지범위가 변경되는, 위상 배열 레이더의 부엽 차단 방법.The method of claim 7,
A method of blocking a side lobe of a phased array radar in which the detection range of a phased array radar is changed as the threshold value is changed.
상기 임계값이 감소함에 따라 위상 배열 레이더의 탐지범위가 감소하는, 위상 배열 레이더의 부엽 차단 방법.The method of claim 7,
As the threshold value decreases, the detection range of the phased array radar decreases.
상기 배열 안테나 소자는 제1 구역과 제2 구역으로 구분되고,
상기 합채널 출력신호는 상기 제1 구역의 상기 수신신호 및 상기 제2 구역의 상기 수신신호의 합이고,
상기 차채널 출력신호는 상기 제1 구역의 상기 수신신호 및 상기 제2 구역의 상기 수신신호의 차이인, 위상 배열 레이더의 부엽 차단 방법.The method of claim 7,
The array antenna element is divided into a first zone and a second zone,
The sum channel output signal is the sum of the received signal in the first zone and the received signal in the second zone,
The secondary channel output signal is a difference between the received signal in the first zone and the received signal in the second zone, the side lobe blocking method of a phased array radar.
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---|---|---|---|
KR1020200053806A KR102188034B1 (en) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | Sidelobe blanking system for phased array radar |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114361815A (en) * | 2022-01-18 | 2022-04-15 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | Sum-difference dual-channel sidelobe suppression phased array antenna, system and use method thereof |
Citations (3)
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JP2009162613A (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | Radar system |
KR101240415B1 (en) | 2012-11-14 | 2013-03-11 | 국방과학연구소 | Method for processing sidelobe blanking in adaptive array radar |
KR102052712B1 (en) | 2018-01-16 | 2019-12-05 | 국방과학연구소 | Sidelobe blanking system for phased array radar |
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2020
- 2020-05-06 KR KR1020200053806A patent/KR102188034B1/en active IP Right Grant
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