KR102316191B1 - 모노펄스 신호를 모의하는 장치 및 방법 - Google Patents

모노펄스 신호를 모의하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른, 모노펄스 신호를 모의하는 장치 및 방법은 신호 발생 장비로부터 기준 RF 신호를 입력받는 모노펄스 모의신호 입력부; 다수의 신호 분배기들을 포함하는 모노펄스 모의신호 분배부; 다수의 신호 감쇄기들을 포함하는 모노펄스 모의신호 안테나 모의부: 복수의 위상 변환기들을 포함하는 모노펄스 모의신호 방향 모의부; 모노펄스 수신기로 모의신호를 출력하는 모노펄스 모의신호 출력부; 및 상기 신호 분배기들을 통해 상기 기준 RF 신호를 다수의 RF 신호들로 분배하며, 상기 신호 감쇄기들을 통해 상기 RF 신호들의 방향들과 미리 지정된 기준 방향을 기반으로 상기 RF 신호들 간의 신호 크기 비율을 감쇄하며, 상기 위상 변환기들을 통해 상기 신호 크기 비율이 감쇄된 RF 신호들 간의 위상 차이와 상기 기준 방향을 기반으로 상기 감쇄된 RF 신호들의 위상들을 변환하고, 상기 모노펄스 모의신호 출력부를 통해 상기 위상들이 변환된 RF 신호들을 상기 모의신호로서 상기 모노펄스 수신기로 출력하는 모노펄스 모의신호 제어부를 포함한다.

Description

모노펄스 신호를 모의하는 장치 및 방법{Apparatus and method for simulating monopulse signal}
본 발명은 신호 모의에 관한 것으로, 특히, 모노펄스 신호를 모의하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모노펄스 추적 장치는 모노펄스 안테나, 모노펄스 비교기, 모노펄스 수신기 및 구동부를 포함한다. 이러한 모노펄스 추적 장치는 타겟(target) 신호를 추적하기 위한 다양한 응용분야에서 활용되고 있는데, 응용분야의 목적에 따라 모노펄스 수신기는 단일 채널, 2채널 또는 3채널로 개발되어 사용되고 있다.
이러한 모노펄스 수신기의 기능 및 성능이 모노펄스 안테나, 모노펄스 비교기 및 구동부를 이용하여 시험되고 측정되므로, 모노펄스 안테나, 모노펄스 비교기 및 구동부의 개발이 완료된 후에야 확인 가능하다. 즉, 모노펄스 수신기의 기능 및 성능이 모노펄스 안테나, 모노펄스 비교기 및 구동부가 통합된 후에야 확인 가능하다. 이와 같이, 시스템 통합 이전에는 모노펄스 수신기의 기능 및 성능을 확인하고 보완할 수 있는 방안이 존재하지 않았다.
그리고 시스템 통합 이후에 모노펄스 수신기에서 확인된 문제점을 보완한 경우에는 그 영향이 모노펄스 안테나, 모노펄스 비교기 및 구동부에 미칠 수 있다. 이러한 경우, 모노펄스 안테나, 모노펄스 비교기 및 구동부를 재조정하기 위한 비용이 발생하거나 개발 일정이 길어질 수 있다.
따라서, 모노펄스 추적 장치의 다른 구성품(예를 들면, 모노펄스 안테나, 모노펄스 비교기 및 구동부)에 비해 개발 비용과 개발 기간이 비교적 짧은 모노펄스 수신기의 기능 및 성능을 손쉽게 확인하여 개발 비용과 일정을 절감할 수 있는 방안의 필요성이 대두하였다.
본 발명의 일 실시 예는 모노펄스 신호를 모의하는 장치 및 방법을 제안한다.
그리고 본 발명의 일 실시 예는 모노펄스 수신기의 기능 및 성능을 손쉽게 확인할 수 있는 모노펄스 신호를 모의하는 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 모노펄스 신호를 모의하는 장치는 신호 발생 장비로부터 기준 RF 신호를 입력받는 모노펄스 모의신호 입력부; 다수의 신호 분배기들을 포함하는 모노펄스 모의신호 분배부; 다수의 신호 감쇄기들을 포함하는 모노펄스 모의신호 안테나 모의부: 복수의 위상 변환기들을 포함하는 모노펄스 모의신호 방향 모의부; 모노펄스 수신기로 모의신호를 출력하는 모노펄스 모의신호 출력부; 및 상기 신호 분배기들을 통해 상기 기준 RF 신호를 다수의 RF 신호들로 분배하며, 상기 신호 감쇄기들을 통해 상기 RF 신호들의 방향들과 미리 지정된 기준 방향을 기반으로 상기 RF 신호들 간의 신호 크기 비율을 감쇄하며, 상기 위상 변환기들을 통해 상기 신호 크기 비율이 감쇄된 RF 신호들 간의 위상 차이와 상기 기준 방향을 기반으로 상기 감쇄된 RF 신호들의 위상들을 변환하고, 상기 모노펄스 모의신호 출력부를 통해 상기 위상들이 변환된 RF 신호들을 상기 모의신호로서 상기 모노펄스 수신기로 출력하는 모노펄스 모의신호 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 모노펄스 신호를 모의하는 방법은 모노펄스 모의신호 제어부가, 모노펄스 모의신호 입력부의 다수의 신호 분배기들을 통해 기준 RF 신호를 다수의 RF 신호들로 분배하는 과정; 상기 모노펄스 모의신호 제어부가, 모노펄스 모의신호 안테나 모의부의 다수의 신호 감쇄기들을 통해 상기 RF 신호들의 방향들과 미리 지정된 기준 방향을 기반으로 상기 RF 신호들 간의 신호 크기 비율을 감쇄하는 과정; 상기 모노펄스 모의신호 제어부가, 모노펄스 모의신호 안테나 모의부의 복수의 위상 변환기들을 통해 상기 신호 크기 비율이 감쇄된 RF 신호들 간의 위상 차이와 상기 기준 방향을 기반으로 상기 감쇄된 RF 신호들의 위상들을 변환하는 과정; 및 상기 모노펄스 모의신호 제어부가, 모노펄스 모의신호 출력부를 통해 상기 위상들이 변환된 RF 신호들을 모의신호로서 모노펄스 수신기로 출력하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예는 모노펄스 수신기의 기능 및 성능을 손쉽게 확인할 수 있는 모노펄스 신호를 모의함으로써 시스템 통합 이전에 모노펄스 수신기의 기능 및 성능을 확인하고 보완할 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시 예는 모노펄스 수신기의 기능 및 성능을 손쉽게 확인할 수 있는 모노펄스 신호를 모의함으로써 시스템 통합 이후에 다른 구성품을 재조정하기 위해 발생하는 개발 비용 및 기간을 절감할 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모노펄스 신호모의 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모노펄스 신호를 모의하는 개념을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모노펄스 신호모의 장치(101)의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모노펄스 추적장치에서 설계된 안테나 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모노펄스 신호모의 장치(101)에서 모노펄스 신호를 모의하는 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당하는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 발명의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 발명된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시 예에서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 혹은 복수 의'부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 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.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모노펄스 신호모의 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 모노펄스 신호모의 시스템은 모노펄스 신호모의 장치(101)와 모노펄스 수신기(103)를 포함한다.
각 구성요소를 살펴보면, 모노펄스 신호모의 장치(101)는 모노펄스 수신기(103)의 기능 및 성능을 확인하기 위하여 모노펄스 신호를 모의하여 모노펄스 모의신호를 생성한다. 그리고 모노펄스 신호모의 장치(101)는 생성된 모노펄스 모의신호를 모노펄스 수신기(103)로 전송한다.
모노펄스 수신기(103)는 모노펄스 신호모의 장치(101)로부터 모노펄스 모의 신호를 수신하고, 수신된 모노펄스 모의신호를 이용하여 모노펄스 수신기(103)를 작동함으로써 모노펄스 수신기(103)의 기능 및 성능을 확인한다.
한편, 모노펄스 추적을 위한 모노펄스 신호를 생성하는 것은 도 2에 도시된, 모노펄스 신호 생성 개념과 같다. 즉, 모노펄스 신호를 생성하는 개념은 스퀸트(Squint)를 가지는 다중 급전혼에서 수신된 채널들의 신호들(205, 207)을 Majic-T, Hybrid Ring Juction 및 Hybrid 180°과 같은 부품들을 포함하는 모노펄스 비교기들(201, 203)를 이용하여 동위상으로는 모노펄스 합신호(209)를 생성하고, 역위상으로는 차신호(211)를 생성하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 모노펄스 신호모의 장치(101)는 이러한 원리에 착안하여 신호 분배기, 신호 감쇄기, 위상 변환기 및 제어부를 이용하여 모노펄스 신호를 생성하는 개념을 모의할 수 있다. 이제부터 도 3을 이용하여 모노펄스 신호모의 장치(101)를 자세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모노펄스 신호모의 장치(101)의 블록 구성도이다. 모노펄스 신호모의 장치(101)는 주파수가 RF 대역이거나 모노펄스 수신기(103)가 단일, 2채널 또는 3채널 수신기인 경우에 상관없이 모두 적용 가능하다. 본 발명에서는 동작을 간단히 설명하기 위해 주파수를 X 밴드 대역으로 예를 들어 설명하고자 한다. 예를 들면, X 밴드 대역은 8 내지 12GHz의 SHF(Super high frequency, 초고주파) 대역을 나타낼 수 있다.
도 3을 참조하면, 모노펄스 신호모의 장치(101)는 모노펄스 신호모의 제어부(301)와 모노펄스 모의신호 입력부(303)와 모노펄스 모의신호 분배부(305)와 모노펄스 모의신호 안테나 모의부(307)와 모노펄스 모의신호 방향 모의부(309)와 모노펄스 모의신호 출력부(311)를 포함한다.
각 구성요소를 살펴보면, 모노펄스 모의신호 입력부(303)는 외부로부터 모노펄스 신호모의 장치(101)의 동작에 필요한 기준 RF 신호를 입력받는다. 예를 들면, 기준 RF 신호는 개발 중인 모노펄스 추적장치의 동작 주파수에 해당하는 RF 신호를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 기준 RF 신호는 상용화된 신호 발생 장비로부터 입력받을 수 있다.
모노펄스 모의신호 분배부(305)는 모노펄스 추적장치의 모노펄스 안테나의 다중 급전혼을 모의한다. 예를 들면, 모노펄스 모의신호 분배부(305)는 방위각과 앙각을 동시에 추적하는 모노펄스 안테나의 다중 급전혼을 모의하기 위해 기준 RF 신호를 합채널과 차채널(방위각)과 차채널(앙각)의 3개의 신호들로 분배하는 다수의 신호 분배기들을 포함할 수 있다. 예를 들면, X 밴드 대역에 적용할 수 있는 다수의 신호 분배기들의 사양은 표 1과 같을 수 있다.
Figure 112020130210980-pat00001
모노펄스 모의신호 안테나 모의부(307)는 모노펄스 추적장치의 모노펄스 비교기를 통과한 합 또는 차신호의 크기를 모의한다. 예를 들면, 모노펄스 모의신호 안테나 모의부(307)는 합 또는 차신호의 크기를 모의하기 위해 방위각 또는 앙각 방향에 대해 기준 방향(Boresight)을 기준으로 추적 각도 범위의 합신호와 차신호간의 신호 크기 비율(신호 방향 오차)을 모의하는 다수의 신호 감쇄기들을 포함할 수 있다. 예를 들면, X 밴드 대역에 적용할 수 있는 다수의 신호 감쇄기들의 사양은 다음 표 2와 같을 수 있다.
Figure 112020130210980-pat00002
모노펄스 모의신호 방향 모의부(309)는 모노펄스 추적장치의 모노펄스 비교기를 통과한 합 또는 차신호의 위상을 모의한다. 예를 들면, 모노펄스 모의신호 방향 모의부(309)는 합신호 및 차신호의 위상 차이가 기준 방향을 기준으로 + 방향인 경우, 차신호의 위상을 동위상으로 모의할 수 있다. 그리고 모노펄스 모의신호 방향 모의부(309)는 합신호 및 차신호의 위상 차이가 기준 방향을 기준으로 - 방향인 경우, 차신호의 위상을 역위상으로 모의할 수 있다. 이때, 모노펄스 모의신호 방향 모의부(309)는 복수의 위상 변환기들을 통해 + 방향 또는 - 방향에 따른 합 또는 차신호의 위상에 주파수에 따른 모노펄스 신호 모의 경로에 대한 위상 값을 반영하여 동위상 또는 역위상으로 모의할 수 있다. 예를 들면, X 밴드 대역에 적용할 수 있는 복수의 위상 변환기들의 사양은 다음 표 3과 같을 수 있다.
Figure 112020130210980-pat00003
모노펄스 모의신호 출력부(311)는 모노펄스 모의신호 방향 모의부(309)로부터 모의신호를 수신하고, 수신된 모의신호를 모노펄스 수신기(103)로 전송한다. 예를 들면, 모노펄스 수신기(103)가 3 채널인 경우, 모의신호는 합신호 및 차신호들(예를 들면, 차신호(방위각)과 차신호(앙각))을 포함할 수 있다.
AC/DC 변환부(미도시)는 모노펄스 모의신호 입력부로부터 공급된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원을 모노펄스 제어부(301)와 모노펄스 모의신호 분배부(305)와 모노펄스 모의신호 안테나 모의부(307)와 모노펄스 모의신호 방향 모의부(309)에 공급한다.
모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모노펄스 신호모의 장치(101)의 전반적인 동작을 제어한다. 좀 더 자세히 설명하면, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모노펄스 안테나를 모의하기 위한 모노털스 모의 패턴을 저장하고 관리한다. 그리고 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 저장된 모노펄스 모의 패턴에 따라 합 또는 차신호의 특성을 제어하기 위해 모노펄스 모의신호 안테나 모의부(307)의 다수의 신호 감쇄기들 및 모노펄스 모의신호 방향 모의부(309)의 복수의 위상 변환기들을 제어한다. 또한, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 시험 대상인 모노펄스 수신기(103)와 연동하여 모노펄스 수신기(103)의 기능 및 성능 검증 결과를 분석할 수 있다. 모노펄스 모의신호 제어부(301)와 모노털스 수신기(103) 간의 통신 인터페이스는 임의의 통신 인터페이스가 될 수 있다. 예를 들면, 임의의 통신 인터페이스는 RS-232 통신 인터페이스가 될 수 있다.
예를 들면, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모노펄스 모의신호를 생성하기 위해 다음과 같은 절차를 수행할 수 있다.
첫 번째로, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모의 주파할 주파수를 설정할 수 있다. 예를 들면, 해당 주파수는 X 밴드 대역 내에서 결정될 수 있다.
두 번재로, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모의신호 출력 세기를 계산한다. 예를 들면, 모의신호 출력 세기는 사용자 입력 또는 GPS(Global Positioning System) 위치 정보 기반의 거리 연산을 통해 제어될 수 있다.
예를 들면, 사용자 입력에 의한 모의신호 출력 세기는 합신호의 채널에 대한 수신 레벨을 기준으로 연산되고 제어될 수 있다. 예를 들면, 제어 레벨은 다음과 같은 수학식 1을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112020130210980-pat00004
예를 들면, GPS 위치 정보 기반에 의한 모의신호 출력 세기는 타겟과 모노펄스 신호모의 장치(101)의 위치 정보를 갖는 임의의 경로를 이용하여 연산되고 제어될 수 있다.
예를 들면, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 다음과 같은 수학식 2를 이용하여 임의의 경로를 계산할 수 있다.
Figure 112020130210980-pat00005
Figure 112020130210980-pat00006
여기서, a는 지구장반경인 6,378,138m이며, b는 지구단반경인 6,356,752.3m이고,
Figure 112020130210980-pat00007
은 1 -
Figure 112020130210980-pat00008
이다. 타겟 위치[위도, 경도, 고도]는 [
Figure 112020130210980-pat00009
,
Figure 112020130210980-pat00010
,
Figure 112020130210980-pat00011
]이며, 모노펄스 신호모의 장치(101) 위치[위도, 경도, 고도]는 [
Figure 112020130210980-pat00012
,
Figure 112020130210980-pat00013
,
Figure 112020130210980-pat00014
]이다.
그리고 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 다음과 같은 수학식 3을 이용하여 계산된 임의의 경로를 이용하여 타겟과 모노펄스 신호모의 장치(101)까지의 방향벡터를 계산할 수 있다.
Figure 112020130210980-pat00015
Figure 112020130210980-pat00016
Figure 112020130210980-pat00017
=
Figure 112020130210980-pat00018
-
Figure 112020130210980-pat00019
여기서,
Figure 112020130210980-pat00020
은 지구 중심에서 타겟까지의 방향벡터를 나타내며,
Figure 112020130210980-pat00021
는 지구 중심에서 모노펄스 신호모의 장치(101)까지의 방향벡터를 나타내고,
Figure 112020130210980-pat00022
는 타겟에서 모노펄스 신호모의 장치(101)까지의 방향벡터를 나타낸다.
그리고 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 다음과 같은 수학식 4를 이용하여 타겟과 모노펄스 신호모의 장치 간의 통달 거리를 계산할 수 있다.
Figure 112020130210980-pat00023
여기서, d는 타겟과 모노펄스 신호모의 장치 간의 통달 거리를 나타낸다.
그리고 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 다음과 같은 수학식 5를 이용하여 타겟과 모노펄스 신호모의 장치 간의 자유공간 손실을 계산할 수 있다.
Figure 112020130210980-pat00024
여기서, d는 타겟과 모노펄스 신호모의 장치 간의 통달 거리를 나타낸다.
그리고 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 다음과 같은 수학식 6을 이용하여 모노 신호 출력 세기를 설정하기 위한 제어 레벨을 계산할 수 잇다.
Figure 112020130210980-pat00025
여기서, ERIP(dBm)는 송신 안테나 이득 + 송신 출력 - 송신 시스템 손실로 나타난다.
이와 같이, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 수학식 1 내지 6을 이용하여 모의신호 출력 세기를 결정한다.
세 번째로, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모의신호의 형태를 결정한다. 예를 들면, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모의신호의 형태를 CW변조(continuous-wave modulation)로 선택할 수 있다.
네 번째로, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모의신호의 방향을 제어하기 위해 모노펄스 모의신호 안테나 모의부(307)의 다수의 신호 감쇄기들과 모노펄스 모의신호 방향 모의부(309)의 복수의 위상 변환기들을 제어할 수 있다.
예를 들면, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 임의의 안테나 패턴이 사용자에 의해 입력되거나 도 4에 도시된 모노펄스 추적 시스템에서 설계된 안테나 패턴(401, 403)이 입력되는 경우, 입력된 안테나 패턴에 따라 모의신호의 모의를 원하는 방향을 결정할 수 있다. 그리고 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 신호 감쇄기들을 제어하여 결정된 방향에 따라 합채널과 차채널의 신호 레벨을 조절할 수 있다.
예를 들면, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 원하는 모의신호(예를 들면, 합 또는 차신호)의 방향이 기준 방향을 기준으로 + 방향에 위치하면, 위상 변환기를 통해 원하는 모의신호를 동위상으로 제어할 수 있다. 그리고 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 원하는 모의신호의 방향이 기준 방향을 기준으로 - 방향에 위치하면, 위상 변환기를 통해 원하는 모의신호를 역위상으로 제어할 수 있다.
한편, 동위상 또는 역위상의 제어 값은 위상 변환기의 제어 값이 0°인 경우를 기준으로 하므로, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 제어 값이 0°으로 설정한 상태에서 도 3의 합채널, 차채널(방위각) 및 차채널(앙각)에 대한 신호감쇄기 설정 값 별로 각 위상차를 계산하고, 계산된 각 위상차를 포함하는 주파수별 테이블을 생성한다. 그리고 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 주파수별 테이블을 이용하여 위상 변환기 제어 값을 결정하고, 결정된 위상 변환기 제어 값에 따라 위상 변환기를 통해 합 또는 차 신호의 위상을 변경한다.
예를 들면, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 원하는 모의신호의 방향이 기준 방향을 기준으로 + 방향에 위치하면, 다음과 같은 수학식 7을 이용하여 위상 변환기 제어 값을 결정할 수 있다.
Figure 112020130210980-pat00026
예를 들면, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 원하는 모의신호의 방향이 기준 방향을 기준으로 - 방향에 위치하면, 다음과 같은 수학식 8을 이용하여 위상 변환기 제어 값을 결정할 수 있다.
Figure 112020130210980-pat00027
이러한 구성을 통해, 본 발명의 일 실시 예에서는 모노펄스 신호모의 장치(101)가 모노펄스 신호를 모의하여 모노펄스 수신기에 전송함으로써 모노펄스 추적 장치의 주파수 및 안테나 특성 등에 종속될 수 있는 모노펄스 수신기의 기능 및 성능을 시스템 통합 전에 확인하기 때문에 모노펄스 추적 장치의 개발 비용 및 기간을 단축 시킬 수 있다.
한편, 모노펄스 추적 장치의 스퀸트는 추적 정확도 및 추적 범위를 결정짓는다. 그러나 본 발명의 일 실시 예에에서는 모노펄스 신호모의 장치(101)는 스퀸트와 상관없이 임의의 모든 안테나 패턴을 모의할 수 있는 장치로써 모노펄스 안테나 패턴 시뮬레이션만으로 결정되는 시스템 설계 방식에서 벗어나 모의 안테나 패턴을 이용하여 실제와 유사한 모노펄스 모의신호를 발생한다. 그러므로 모노펄스 신호모의 장치(101)는 모노펄스 추적장치의 기능과 추적 정확도를 확인할 수 있다. 즉, 모노펄스 신호모의 장치(101)가 설계-시험-제작의 반복에 소요되는 노력을 크게 줄일 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시 예에서는 모노펄스 신호모의 장치(101)가 임의의 모노펄스 신호를 모의하여 모노펄스 수신기로 전송할 때, 모노펄스 수신기의 안테나 구동부의 PID 구동 메커니즘과 연동하여 시뮬레이션이 가능하므로 안테나 구동부의 성능 파라미터를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서는 모노펄스 신호모의 장치(101)가 일반적인 사양의 신호 분배기, 신호 감쇄기 및 위상변환기로 구성되므로, 모노펄스 신호모의 장치(101)의 개발이 쉬우며 저비용으로 구현이 가능하기 때문에 모노펄스 수신기 개발의 시행오차를 크게 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모노펄스 신호모의 장치(101)에서 모노펄스 신호를 모의하는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 모노펄스 신호모의 장치(101)의 모노펄스 모의신호 제어부(301)는, 501 단계에서, 모노펄스 모의 신호 입력부(303)를 통해 신호 발생 장비로부터 기준 RF 신호를 수신한다. 예를 들면, 기준 RF 신호는 개발 중인 모노펄스 추적장치의 동작 주파수에 해당하는 RF 신호를 나타낼 수 있다.
503 단계에서, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모노펄스 안테나의 다중 급전혼을 모의하기 위해 모노펄스 모의신호 분배부(305)의 다수의 신호 분배기들을 통해 기준 RF 신호를 다수의 RF 신호들로 분배한다. 예를 들면, 다수의 RF 신호들은 모의신호인 합신호, 차신호(방위각) 및 차신호(앙각)를 생성하기 위한 RF 신호들일 수 있다.
505 단계에서, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모노펄스 비교기를 통과한 합 또는 차신호의 크기를 모의하기 위해 모노펄스 모의신호 안테나 모의부(307)의 다수의 신호 감쇄기들을 통해 분배된 RF 신호들 간의 신호 크기 비율을 감쇄한다. 예를 들면, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 다수의 신호 감쇄기들을 통해
차신호(방위각) 또는 차신호(앙각)의 방향에 대해 기준 방향을 기준으로 추적 각도 범위의 합신호와 차신호 간의 신호 크기 비율(신호 방향 오차)을 감쇄할 수 있다.
507 단계에서, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모노펄스 비교기를 통과한 합 또는 차신호의 위상을 모의하기 위해 모노펄스 모의신호 방향 모의부(309)의 복수의 위상 변환기들을 통해 감쇄된 RF 신호들의 위상들을 변환한다. 예를 들면, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 합신호 및 차신호 간의 위상 차이가 기준 방향을 기준으로 + 방향인 경우, 위상 변환기들 중 하나를 통해 차신호의 위상을 동위상으로 모의할 수 있다. 그리고 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 합신호 및 차신호 간의 위상 차이가 기준 방향을 기준으로 - 방향인 경우, 위상 변환기들 중 하나를 통해 차신호의 위상을 역위상으로 모의할 수 있다.
509 단계에서, 모노펄스 모의신호 제어부(301)는 모노펄스 모의신호 출력부(311)를 통해 위상이 변환된 RF 신호들을 모노펄스 수신기로 전송한다. 예를 들면, 위상이 변환된 RF 신호들은 모의신호일 수 있다. 예를 들면, 모노펄스 수신기(103)가 3 채널인 경우, 모의신호는 합신호 및 차신호들(예를 들면, 차신호(방위각)과 차신호(앙각))을 포함할 수 있다.
이러한 과정을 통해, 본 발명의 일 실시 예는 모노펄스 수신기의 기능 및 성능을 손쉽게 확인할 수 있는 모노펄스 신호를 모의함으로써 시스템 통합 이전에 모노펄스 수신기의 기능 및 성능을 확인하고 보완할 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시 예는 모노펄스 수신기의 기능 및 성능을 손쉽게 확인할 수 있는 모노펄스 신호를 모의함으로써 시스템 통합 이후에 다른 구성품을 재조정하기 위해 발생하는 개발 비용 및 기간을 절감할 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
101: 모노펄스 신호모의 장치 103: 모노펄스 수신기
201, 203: 모노펄스 비교기들 205, 207: 다중 급전혼 채널 신호들
209: 211: 모노펄스 신호들 301: 모노펄스 신호모의 제어부
303: 모노펄스 신호모의 입력부 305: 모노펄스 신호모의 분배부
307: 모노펄스 신호모의 안테나 모의부
309: 모노펄스 신호모의 방향 모의부 311: 모노펄스 신호모의 출력부

Claims (6)

  1. 신호 발생 장비로부터 기준 RF 신호를 입력받는 모노펄스 모의신호 입력부;
    다수의 신호 분배기들을 포함하는 모노펄스 모의신호 분배부;
    다수의 신호 감쇄기들을 포함하는 모노펄스 모의신호 안테나 모의부:
    복수의 위상 변환기들을 포함하는 모노펄스 모의신호 방향 모의부;
    모노펄스 수신기로 모의신호를 출력하는 모노펄스 모의신호 출력부; 및
    상기 신호 분배기들을 통해 상기 기준 RF 신호를 다수의 RF 신호들로 분배하며, 상기 신호 감쇄기들을 통해 상기 RF 신호들의 방향들과 미리 지정된 기준 방향을 기반으로 상기 RF 신호들 간의 신호 크기 비율을 감쇄하며, 상기 위상 변환기들을 통해 상기 신호 크기 비율이 감쇄된 RF 신호들 간의 위상 차이와 상기 기준 방향을 기반으로 상기 감쇄된 RF 신호들의 위상들을 변환하고, 상기 모노펄스 모의신호 출력부를 통해 상기 위상들이 변환된 RF 신호들을 상기 모의신호로서 상기 모노펄스 수신기로 출력하는 모노펄스 모의신호 제어부를 포함하며,
    상기 기준 RF 신호는, 모노펄스 추적장치의 동작 주파수에 해당하는 RF 신호이며,
    상기 모의신호는 합신호, 차신호(방위각) 및 차신호(앙각)을 포함하고,
    상기 모노펄스 모의신호 제어부는, 상기 모의신호의 방향을 결정하며, 상기 모의신호의 방향과 상기 합신호, 상기 차신호(방위각) 및 상기 차신호(앙각)의 위상차들을 고려하여 위상 변환기 제어 값을 결정하고, 상기 위상 변환기 제어값에 따라 상기 위상 변환기들을 제어하여 상기 합신호 또는 상기 차신호의 위상을 변경하고,
    상기 모노펄스 모의신호 제어부는, 다음과 같은 수학식을 이용하여 상기 모의신호의 출력 세기를 결정하기 위한 제어 레벨을 계산하는 것을 특징으로 하는 모노펄스 신호를 모의하는 장치.
    <수학식 x>
    Figure 112021106235611-pat00039

  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모노펄스 모의신호 제어부는, 다음과 같은 수학식을 이용하여 상기 위상 변환기 제어 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 모노 펄스 신호를 모의하는 장치.
    <수학식 y>
    상기 모의신호의 방향이 상기 기준 방향을 기준으로 + 방향인 경우,
    Figure 112021106235611-pat00040

    상기 모의신호의 방향이 상기 기준 방향을 기준으로 - 방향인 경우,
    Figure 112021106235611-pat00041

  4. 모노펄스 모의신호 제어부가, 모노펄스 모의신호 입력부의 다수의 신호 분배기들을 통해 기준 RF 신호를 다수의 RF 신호들로 분배하는 과정;
    상기 모노펄스 모의신호 제어부가, 모노펄스 모의신호 안테나 모의부의 다수의 신호 감쇄기들을 통해 상기 RF 신호들의 방향들과 미리 지정된 기준 방향을 기반으로 상기 RF 신호들 간의 신호 크기 비율을 감쇄하는 과정;
    상기 모노펄스 모의신호 제어부가, 모노펄스 모의신호 안테나 모의부의 복수의 위상 변환기들을 통해 상기 신호 크기 비율이 감쇄된 RF 신호들 간의 위상 차이와 상기 기준 방향을 기반으로 상기 감쇄된 RF 신호들의 위상들을 변환하는 과정; 및
    상기 모노펄스 모의신호 제어부가, 모노펄스 모의신호 출력부를 통해 상기 위상들이 변환된 RF 신호들을 모의신호로서 모노펄스 수신기로 출력하는 과정을 포함하며,
    상기 기준 RF 신호는, 모노펄스 추적장치의 동작 주파수에 해당하는 RF 신호이며,
    상기 모의신호는 합신호, 차신호(방위각) 및 차신호(앙각)을 포함하고,
    상기 감쇄된 RF 신호들의 위상들을 변환하는 과정은,
    상기 모의신호의 방향을 결정하는 과정;
    상기 모의신호의 방향과 상기 합신호, 상기 차신호(방위각) 및 상기 차신호(앙각)의 위상차들을 고려하여 위상 변환기 제어 값을 결정하는 과정; 및
    상기 위상 변환기 제어값에 따라 상기 위상 변환기들을 제어하여 상기 합신호 또는 상기 차신호의 위상을 변경하는 과정을 포함하고,
    상기 모의신호의 출력 세기를 결정하기 위한 제어 레벨은 다음과 같은 수학식을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 모노펄스 신호를 모의하는 방법.
    <수학식 x>
    Figure 112021106235611-pat00042

  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 위상 변환기 제어 값은, 다음과 같은 수학식을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 모노 펄스 신호를 모의하는 방법.
    <수학식 y>
    상기 모의신호의 방향이 상기 기준 방향을 기준으로 + 방향인 경우,
    Figure 112021106235611-pat00043

    상기 모의신호의 방향이 상기 기준 방향을 기준으로 - 방향인 경우,
    Figure 112021106235611-pat00044
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