KR102603114B1 - 휴대용 다중대역 전파 방해기 - Google Patents

Abstract

실시예는 휴대용 다중대역 전파 방해기에 관한 것이다.
구체적으로, 이러한 전파 방해기는 단 하나의 광대역 비발디 안테나를 기반으로 한 특정 회반방식의 안테나 패턴으로, 안테나 구성을 간결하게 하고, 안테나간 간섭에 의한 빔패턴의 왜곡을 방지하며 진행방향으로 빔패턴의 지향성을 유지한다.
그리고, 휴대용인 점을 감안하여 휴대가 용이하도록 안테나 크기를 최소화하고, 정재파비, 이득성능 또한 높은 수준을 유지할 수 있다.

Description

휴대용 다중대역 전파 방해기{Portable Multiband Radio Jammer}

본 명세서에 개시된 내용은 전자파를 이용하여 불법 드론을 제압하기 위한 휴대형 다중대역 전파방해기에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

최근에 다양한 영역에서 드론을 활용하면서 드론 보급의 증가와 함께 비행금지구역에서의 무단 비행으로 피해가 증가하며, 사생활 침해, 보안시설에 대한 침투 등과 같은 문제가 있을 수 있다.

그래서, 이러한 드론을 식별 및 추적한 후, 드론이 비행하지 못하도록 드론의 전파를 방해하는 기술이 있다. 이러한 기술은 예컨대 드론 전용C2-링크 주파수대역에 잡음을 갖는 방해 전파를 방사함으로써 불법 드론을 제압한다. 참고로, 이러한 주파수대역은 UHF 대역인 400MHz와 900MHz, GNSS 대역, S-C 대역인 2.4-5.8GHz 대역 등이다.

기존의 전파방해기는 잡음 전력을 생성하는데 있어서 이러한 각 주파수대역별로 RF 잡음 전력을 생성하여 전력 소모가 증가하고 높은 배터리 용량을 요구받는다. 또한 RF 잡음 전력을 공간으로 방사시키기 위해 대수주기형 안테나, 헬리컬, 야기 안테나 등을 적용하여 전체 부피가 커지고 중량도 증가하는 등의 단점이 있었다.

이러한 점을 해결하기 위해 본 출원인은 특허등록 제 10-2204593 호를 통해 휴대용 다중대역 전파 방해기를 제안하였다.

그런데, 이러한 휴대용 다중대역 전파 방해기는 각 주파수대역별로 안테나를 개별적으로 설치하였기에 구성이 비교적 복잡할 수 있었고, 안테나간 간섭에 의해 빔패턴이 왜곡되거나 진행방향으로 빔패턴의 지향성을 유지하기가 경우에 따라 어려울 수도 있었다. 참고로, 기존에는 단일 안테나로 다중 대역을 커버하는 경우 이득 및 정재파 관점에서 성능을 저하할 수 있다.

이러한 배경의 선행기술은 아래와 같은 정도이다.

문헌 1 한국등록특허 제 10-0846206 호 문헌 2 한국등록특허 제 10-2236726 호 문헌 3 한국등록특허 제 10-2187846 호 문헌 4 미국등록특허 제 10-1198549 호

개시된 내용은, 본 출원인이 개발한 휴대용 다중대역 전파 방해기에 있어서, 안테나 구성을 간결하게 하고, 안테나간 간섭에 의한 빔패턴의 왜곡을 방지하며 진행방향으로 빔패턴의 지향성을 유지하는 휴대용 다중대역 전파 방해기를 제공하고자 한다.

그리고, 휴대용인 점을 감안하여 휴대가 용이하도록 안테나 크기를 최소화하고, 정재파비, 이득성능 또한 높은 수준을 유지하고자 한다.

실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기는,

먼저 전술한 바와 같이, 본 출원인이 이전에 출원하여 등록을 받은 휴대용 다중대역 전파 방해기를 전제로 하며, 이러한 전파 방해기의 안테나 구성은 아래의 특징을 가진다.

즉, 불법 드론의 제압을 위한 휴대형 다중대역 전파방해기로 현존 운용중인 드론 조종용 주파수대역인 UHF(433, 900MHz), GNSS(L1, L2), ISM(S, C), X, Ku 대역을 모두 포함하는 단 하나의 광대역 비발디 안테나로 방사체를 만든 것을 특징으로 한다.

이러한 경우, 멀티플렉서를 통해 각 드론 조종용 다중 주파수대역별 잡음 전력 즉, 재밍신호를 한 개의 신호선으로 통합하여 상기 광대역 비발디 안테나에 신호를 전달한다. 멀티플렉서의 사용은 기존처럼 대역별로 잡음을 생성함으로써 한번에 광대역 잡음을 생성하는 것보다 전력효율성을 높게 유지할 수 있게 한다.

또한, 멀티플렉서 등의 기구부와 안테나부를 분리하는 분리막을 통해 안테나부와 기구부의 근접에 의한 안테나의 성능저하 현상을 제거할 뿐만 아니라 안테나의 후면방사를 전방으로 반사하여 안테나의 이득을 향상시킨다.

실시예들에 의하면, 휴대용 다중대역 전파 방해기에 있어서, 안테나 구성을 간결하게 하고, 안테나간의 간섭에 의한 빔패턴의 왜곡을 방지하며 진행방향으로 빔패턴의 지향성을 유지한다.

그리고, 휴대용인 점을 감안하여 휴대가 용이하도록 안테나 크기를 최소화하고, 정재파비, 이득성능 또한 높은 수준을 유지할 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기를 개념적으로 설명하기 위한 도면
도 2는 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기를 도시한 도면
도 3은 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기에 적용한 안테나 구성을 설명하기 위한 도면
도 4는 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기에 적용한 안테나 구성의 동작을 설명하기 위한 도면
도 5는 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기의 구성을 도시한 블록도
도 6은 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트

도 1은 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기는 먼저 다양한 장소에서 사용자가 휴대하면서 신속하게 불법 드론의 제압을 위해, 불법 드론으로 전파방해기 신호를 방사하여 불법 비행을 제압한다.

상기 전파방해기 신호는 드론 조종신호에 대비하면 시간에 따른 신호세기의 관계가 반비례하여 제압한다. 참고로, 상기 전파방해기 신호에 대한 내용은 도 2를 참조할 수 있다.

일실시예에 따른 전파 방해기는 이렇게 전파방해기 신호를 방사할 경우, 현존 운용중인 드론 조종용 다중 주파수대역을 모두 포함하여 방사한다. 상기 드론 조종용 다중 주파수대역은 UHF(400, 900MHz), GNSS(L1, L2), ISM(S, C), X, Ku 대역 등이다.

이를 위해, 상기 전파 방해기는 단 하나의 광대역 비발디 안테나와 특정 안테나 패턴을 가진다.

일반적으로 광대역 비발디 안테나는 급전부가 개방 공간과, 이를 사이에 두고 양쪽에 위치한 대칭 슬롯 라인을 가진다. 그래서, 방사 신호가 대칭 슬롯 라인을 통해 선형 편극 파동으로 개방 공간에서 에너지가 기하급수적으로 테이퍼된 패턴에 도달하여 방사하여 초고주파 신호에 적합하다.

일실시예는 이러한 점을 활용한 것으로, 전파 방해기의 특성에 맞게 단 하나의 광대역 비발디 안테나를 사용하고, 이를 기반으로 안테나 패턴을 대칭 슬롯 라인에 대해 점차 개구 공간의 폭이 넓어지면서 일종의 회반(回反) 방식으로 방사하는 모양으로 한다. 보다 구체적인 사항은 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술한다.

그래서, 안테나 구성을 간결하게 하고, 안테나간 간섭에 의한 빔패턴의 왜곡을 방지하며, 진행방향으로 빔패턴의 지향성을 유지한다.

이러한 점은 전파방해기 신호가 높은 고주파 대역이고 광대역 특성인 것을 감안하였으며, 각종 드론 조종용 다중 주파수대역을 모두 하나의 방사체로 방사하도록 적용한 것이다.

이상과 같이, 일실시예의 휴대용 다중대역 전파 방해기는 단 하나의 광대역 비발디 안테나를 기반으로 한 특정 회반방식의 안테나 패턴으로, 안테나 구성을 간결하게 하고, 안테나간 간섭에 의한 빔패턴의 왜곡을 방지하며 진행방향으로 빔패턴의 지향성을 유지한다.

그리고, 휴대용인 점을 감안하여 휴대가 용이하도록 안테나 크기를 최소화할 수 있고, 정재파비, 이득성능 또한 높은 수준을 유지할 수 있다.

도 2는 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기는 전술한 전파방해기 신호를 만들기 위한 복합잡음 신호발생부(110)와 다중대역 신호발생부(120)를 포함한다. 그리고, 이를 불법 드론으로 방사하기 위한 멀티플렉서(130)와 분리막(140) 및 다중 안테나부(150)를 포함한다.

이러한 전파 방해기는 먼저 상기 복합잡음 신호발생부(110)에서 각종 드론 조종용 다중 주파수대역별로 각각 잡음 신호원을 만들면, 다중대역 신호발생부(120)에서 이를 기반으로 각 대역별로 잡음 전력을 높은 출력으로 증폭 생성한다.

이렇게 만들어진 잡음 전력 즉, 전파방해기 신호는 안테나부를 통해 불법 드론으로 방사한다.

이러한 경우, 일실시예에 따라 단 하나의 광대역 비발디 안테나를 기반으로 방사체를 만들어 각종 드론 조종용 주파수대역인 UHF(433, 900MHz), GNSS(L1, L2), ISM(S, C), X, Ku 대역을 모두 방사한다.

이에 더하여, 상기한 전파 방해기는 멀티플렉서(130)를 통해 각 대역별 전파방해기 신호 즉, 재밍신호를 한 개의 신호선으로 통합하여 다중 안테나부(150)에 전달한다. 멀티플렉서(130)의 사용은 기존처럼 대역별로 잡음을 생성함으로써 한번에 광대역 잡음을 생성하는 것보다 전력효율성을 높게 유지할 수 있게 한다.

또한, 상기 멀티플렉서(130)와 상기 다중 안테나부(150)의 사이에 위치한 분리막(140)으로 기구부와 안테나부를 분리한다. 단, 멀티플렉서(130) 출력단과 안테나부(150) 신호 연결선은 분리막(140)을 관통하게 한다. 그래서, 안테나부와 기구부의 근접에 의한 안테나의 성능저하 현상을 제거하고 안테나의 후면방사를 전방으로 반사하여 안테나의 이득을 향상시킨다. 예를 들어, 상기 분리막(140)은 금속도체로 만들 수 있으며, 안테나 등에서의 피드백 현상을 줄일 수도 있다.

도 3은 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기에 적용한 안테나 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 안테나 구성은 다중 안테나부(150)에 포함하여 현존 운용중인 드론 조종용 주파수대역인 UHF, GNSS, ISM 등을 모두 포함하는 단 하나의 광대역 비발디 안테나(a)로 방사체를 만든다(도 2 참조).

이러한 광대역 비발디 안테나(a)는 테이퍼형 슬롯 안테나 또는 공동 평면 광대역 안테나로, 단단한 판금 조각, 인쇄 회로 보드 또는 양쪽의 금속화된 유전 판으로 만들 수 있다.

해당 급전부는 전술한 특정 모양의 대칭 슬롯 라인과 이를 통한 개방된 공간을 확보한다. 상기 대칭 슬롯 라인은 드론 조종용 다중 주파수대역의 방사 특성에 따라 모양을 결정하고, 직교 방향으로 배열된 한 쌍의 급전부로 선형 편극 파동을 수행하며, 마이크로 스트립 라인 또는 동축 케이블로 만들 수 있다.

이러한 안테나 구성은 전파 방해기의 특성에 맞게 단 하나의 광대역 비발디 안테나를 기반으로, 안테나 패턴을 일종의 회반 형식의 한 쌍의 대칭 슬롯 라인(a1, a2)과 개구 공간(a3)으로 만든다. 그래서, 이 대칭 슬롯 라인(a1, a2)에 대해 개구 공간(a3)의 폭이 좁아졌다가 점차적으로 크게 넓어지면서 일종의 회반(回反) 방식으로 방사하도록 한다.

참고로, 상기 대칭 슬롯 라인(a1, a2)을 통해 선형 편극 파동으로 개방 공간(a3)에서 전파방해기 신호의 에너지가 기하급수적으로 테이퍼된 패턴에 도달하여 일실시예에 따른 높은 고주파 대역의 광대역 특성에 맞는 신호의 방사에 적합하도록 한다.

도 4는 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기에 적용한 안테나 구성의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 안테나 구성은 상기 각 대칭 슬롯 라인(a, a2)이 전파방해기 신호를 방사하기 위해 점차적으로 전개하는 전개부와 방사력을 응집하는 응집부, 이를 회반하여 방사하는 회반부를 포함한다.

그래서, 각 대칭 슬롯 라인(a1, a2)의 전개부에서 전파방해기 신호가 전개해 나가면서 두 전개부의 사이의 개방 공간(a3)에서 제 1 테이퍼된 패턴에 도달하고, 각 응집부로 방사력을 키우면 해당 개방 공간(a3)에서 더 많은 제 2 테이퍼된 패턴이 나온다. 상기 회반부에서는 이에 따라 회반가능한 힘이 발생하여 해당 개방 공간(a)에서 상당히 많은 테이퍼된 패턴이 나와 외부의 불법 드론으로 방사할 수 있다.

상기 응집부의 모양을 가변하여 방사력을 조절할 수 있고, 상기 회반부의 길이와 두께를 가변하여 불법 드론까지의 방사 거리를 조절할 수 있다.

부가적으로, 불법 드론까지의 방사 거리가 멀 경우 일실시예의 회반부 특징에 따라 상기 회반부의 모양과 길이, 두께를 감안하여 비례적으로 UHF 대역의 전파방해기 신호는 세기를 기준 세기보다 크게 할 수 있다. 더 높은 주파수대역인 S-F 대역도 기준 세기보다 크게 할 수 있으며, 단지 고주파수 대역으로 회반 작용이 상대적으로 더 많이 나타나는 점을 감안하여 가변폭을 주파수 차이값에 비례하여 작게 하여 전력 소모를 줄일 수도 있다.

도 5는 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기의 구성을 도시한 블록도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기(100)는 크게 복합잡음 신호발생부(110)와 다중대역 신호발생부(120), 멀티플렉서(130), 분리막(140) 및 다중 안테나부(150)를 포함한다.

상기 복합잡음 신호발생부(110)는 각종 드론 조종용 다중 주파수대역별로 각각 잡음 신호원을 만든다. 상기 복합잡음 신호발생부(110)는 기본적으로 백색 잡음 신호와 펄스 폭 변조 신호를 혼합한 것으로 각 대역별 RF 잡음 전력을 발생시키는 잡음 신호원을 만든다. 예를 들어, 상기 다중 주파수대역별 잡음 신호원에는 UHF 대역의 제 1, 2 잡음 신호원, GNSS 대역의 제 3 잡음 신호원, S-C 대역의 제 4-5 잡음 신호원 등을 포함한다.

상기 다중대역 신호발생부(120)는 상기 복합잡음 신호발생부(110)에서 만든 잡음 신호원을 기반으로 상기 드론 조종용 다중 주파수대역별로 각각 잡음 전력을 높은 출력으로 증폭 생성한다.

상기 멀티플렉서(130)는 상기 다중대역 신호발생부(120)에서 생성된 상기 드론 조종용 다중 주파수대역별 잡음 전력을 입력받아 어느 하나를 출력한다. 상기 멀티플렉서(130)는 각 대역별 잡음 전력 즉, 재밍신호를 한 개의 신호선으로 통합하여 상기 다중 안테나부(150)에 신호를 전달하여, 시스템 복잡도를 개선하고 조립성을 향상하며 대역별 증폭에 따른 에너지 효율성을 유지한다.

상기 분리막(140)은 상기 멀티플렉서(130)와 상기 다중 안테나부(150)의 사이에 설치된 것으로, 안테나 전단의 증폭장치와 멀티플렉서(130), 기타 기구물 등의 장치에 의한 안테나의 성능저하 현상을 제거하고 안테나의 이득을 향상시키기 위한 장치이다.

상기 다중 안테나부(150)는 상기 드론 조종용 다중 주파수대역을 모두 포함하여 방사하는 방사체로서 하나의 광대역 비발디 안테나를 기반으로 한 일종의 회반 안테나 패턴을 포함한다. 그래서, 상기 다중 안테나부(150)는 상기 멀티플렉서(130)의 출력부에서 신호 전송 케이블로 상기 분리막(140)을 관통해 출력된 각 잡음 전력을 이 하나의 광대역 비발디 안테나(a)를 기반으로 방사한다.

도 6은 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기의 동작을 순서대로 도시한 이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 휴대용 다중대역 전파 방해기는 먼저 상기 복합잡음 신호발생부에서 드론 조종용 다중 주파수대역별로 잡음 신호원을 만든다(S601).

상기 다중대역 신호발생부는 상기 복합잡음 신호발생부에서 만든 잡음 신호원을 기반으로 상기 드론 조종용 다중 주파수대역별로 각각 잡음 전력을 높은 출력으로 증폭 생성한다(S602).

그리고, 상기 멀티플렉서는 상기 다중대역 신호발생부에서 생성된 상기 드론 조종용 다중 주파수대역별 잡음 전력을 입력받아 어느 하나 혹은 여러개를 동시에 출력한다(S603).

이러한 경우, 상기 분리막은 상기 멀티플렉서와 다중 안테나부의 사이에 설치되어, 안테나 전단의 증폭장치와 멀티플렉서, 기타 기구물 등의 장치에 의한 안테나의 성능저하 현상을 제거하고 안테나의 이득을 향상시킨다(S604).

그러면, 상기 다중 안테나부는 상기 분리막을 신호전송 케이블로 관통하여 멀티플렉서로부터 전달된 각 잡음 전력을 즉, 드론 조종용 다중 주파수대역의 각 잡음 전력을 전술한 하나의 광대역 비발디 안테나를 기반으로 방사한다(S605).

이상과 같이, 일실시예는 단 하나의 광대역 비발디 안테나를 기반으로 한 특정 회반방식의 안테나 패턴으로, 안테나 구성을 간결하게 하고, 안테나간 간섭에 의한 빔패턴의 왜곡을 방지하며 진행방향으로 빔패턴의 지향성을 유지한다.

그리고, 휴대용인 점을 감안하여 휴대가 용이하도록 안테나 크기를 최소화하고, 정재파비, 이득성능 또한 높은 수준을 유지할 수 있다.

이러한 경우, 멀티플렉서를 통해 각 드론 조종용 다중 주파수대역별 잡음 전력 즉, 재밍신호를 한 개의 신호선으로 통합하여 상기 광대역 비발디 안테나에 신호를 전달한다. 멀티플렉서의 사용은 기존처럼 대역별로 잡음을 생성함으로써 한번에 광대역 잡음을 생성하는 것보다 전력효율성을 높게 유지할 수 있게 한다. 또한, 기구부와 안테나부를 분리하는 분리막을 통해 안테나부와 기구부의 근접에 의한 안테나의 성능저하 현상을 제거할뿐만 아니라 안테나의 후면방사를 전방으로 반사하여 안테나의 이득을 향상시킨다.

100 : 휴대용 다중대역 전파 방해기

Claims (3)

1. 드론 조종용 다중 주파수대역별로 각각 복합잡음 신호원을 만드는 복합잡음 신호발생부(110); 상기 복합잡음 신호원으로 전파방해기 신호를 만드는 다중대역 신호발생부(120); 및 상기 전파방해기 신호를 불법 드론에 방사하는 다중 안테나부(150);를 포함하는 휴대용 다중대역 전파 방해기에 있어서,
   상기 다중 안테나부(150)는
   상기 드론 조종용 다중 주파수대역별 전파방해기 신호를 하나의 광대역 비발디 안테나(a)를 기반으로 방사하고, 상기 광대역 비발디 안테나(a)는 회반(回反) 구조의 한 쌍의 좌우 대칭 슬롯 라인(a1, a2)과 상기 대칭 슬롯 라인(a1, a2)의 사이에 개구 공간(a3)을 가진 안테나 패턴을 구비하고, 상기 회반 구조는 상기 대칭 슬롯 라인(a1, a2)이 각기 상기 전파방해기 신호를 방사하는 방향으로 순서대로 상기 전파방해기 신호의 전개부와 응집부, 회반부를 포함하는 것;을 특징으로 하는 휴대용 다중대역 전파 방해기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 다중대역 신호발생부(120)와 상기 다중 안테나부(150)의 사이에 구비되어, 상기 다중대역 신호발생부(120)에서 방사되는 전파방해기 신호 중에서 하나 이상을 상기 다중 안테나부(150)로 출력하는 멀티플렉서(130);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 다중대역 전파 방해기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 멀티플렉서(130)와 상기 다중 안테나부(150)의 사이에 구비되어, 상기 복합잡음 신호발생부(110)와 상기 다중대역 신호발생부(120) 및 상기 멀티플렉서(130)를 상기 다중 안테나부(150)와 분리하는 분리막(140);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 다중대역 전파 방해기.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images