KR20010045341A - 단일 신호원을 이용한 복수 펄스 레이다신호 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 신호원을 이용하여 복수의 레이다 신호를 발생시키는 단일 신호원을 이용한 복수 펄스 레이다 신호 발생장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 다수의 입력되는 데이터를 이용하여 해당 데이터의 주파수, 펄스, 스캔 특성을 발생하는 주파수 발생회로, PRI 발생회로, AM 발생회로와, 상기 다수의 주파수 발생회로, PRI 발생회로, AM 발생회로에서 발생된 신호를 입력하여 임의의 데이터에 대한 각 특성의 출력시기를 제어하는 동기제어회로와, 상기 동기제어회로에서 출력되는 주파수 특성 정보를 이용하여 신호를 발생하는 신호발생기와, 상기 신호를 일정레벨로 증폭하는 증폭기와, 증폭된 신호를 동기제어회로에서 출력되는 스켄특성을 이용하여 스켄 특성을 제어하는 프로그래머블 감쇄기와, 상기 프로그래머블 감쇄기에서 출력된 신호를 동기제어회로에서 출력된 펄스 특성을 이용하여 펄스 변조된 함으로써 다양한 특성을 가지는 복수 레이다 신호를 발생하는 핀 다이오드를 포함하여 구성된다. 따라서, 단일 신호원으로 다양한 특성을 가지는 복수의 레이다 신호를 발생할 수 있다.

Description

단일 신호원을 이용한 복수 펄스 레이다신호 발생장치{Device for multi pulse generation in radar}

본 발명은 레이다 신호 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 신호원을 이용하여 복수의 레이다 신호를 발생시키는 단일 신호원을 이용한 복수 펄스 레이다 신호 발생장치에 관한 것이다.

종래에 모의 레이다 신호는 전자전 장비의 시험 또는 시험평가, 기법개발 등을 위해 사용되었다. 상기 모의 레이다 신호를 발생하기 위해 장치중 하나는 계측기를 이용한 것으로, 이것으로 제한적인 모의 레이다 신호를 발생할 수 있었다. 또한 레이다신호는 레이다 전용 시뮬레이터에 의해 발생되는데 이러한 레이다 전용 시뮬레이터로는 ABEK용 야전정비 위협신호 발생기나 ALM-8K 등이 있다.

그러면 이하 첨부한 도면을 참조하여 종래 레이다 신호 발생장치에 대해 설명한다.

도 1은 계측기를 이용한 레이다 신호 발생에 대한 계략 구성도이다.

계측기를 이용하여 레이다 신호를 발생하는 경우, 신호 발생을 온/오프하는 함수 발생기(Function Generator;1)와, 상기 함수 발생기에서 발생된 신호를 입력하여 주파수 특성을 가지는 신호를 생성하는 RF 합성기(Synthesizer;5)를 포함하여 구성된다.

다음으로 상기 구성의 동작을 설명한다.

우선 함수 발생기(1)에서는 신호를 발생한다. 이때, 상기 함수 발생기(1)는 펄스 변조나 진폭 변조된 신호를 발생하고, 상기 신호는 다음단에 연결된 RF 합성기(5)에 입력된다. 상기 RF 합성기(5)는 계측기를 이용한 레이다 신호 발생장치에서 레이다 신호를 발생하기 위한 신호원의 역할을 한다. 즉, 상기 RF 합성기(5)는 함수 발생기(1)에 의해 발생된 신호를 이용하여 주파수 특성을 가지는 신호 생성한다. 이렇게 계측기를 사용함으로써 단순한 레이다 신호를 발생할 수 있다.

다음으로 레이다 시뮬레이터를 이용한 레이다 신호발생에 대해 도 2를 참조하여 설명한다. 이때, 레이다 시뮬레이터로는 ABEK용 위협신호 발생기가 사용된다.

도시된 바와 같이 ABEK용 위협신호 발생기는 프로그램적으로 다양한 데이터생성하는 컴퓨터(10)와, 상기 데이터를 이용하여 해당 데이터의 주파수 특성을 발생하는 주파수 발생회로(11), 펄스 특성을 발생하는 PRI 발생회로(13)와, 스켄 특성을 발생하는 AM 발생회로(15)와, 임의의 데이터의 주파수 특성을 입력하여 신호원을 발생하는 전압제어발진기(이하 VCO;17)와, 상기 신호를 PRI 발생회로(13)에서 생성된 펄스 특성신호로 제어하여 펄스 변조하는 핀 다이오드(Pin-Diode;19)와, 상기 펄스 변조된 신호를 AM 발생회로(15)에 의해 생성된 스켄 특성신호로 제어하고 스켄특성을 가지는 신호를 출력하는 프로그래머블 감쇄기(Programmable attenuator;21)와, 상기 신호를 증폭하는 증폭기(23)를 포함하여 구성된다.

여기서, 다양한 특성의 복수 레이다 신호를 발생하고자할 경우 주파수 발생회로(11), PRI 발생회로(13), AM 발생회로(15), VCO(17), 핀 다이오드(19), 프로그래머블 감쇄기(21), 증폭기(23)는 발생하고자 하는 신호만큼의 갯수를 가지고 구성된다.

그러면 다음으로 상기 구성을 가지는 레이다 시뮬레이터의 동작을 살펴본다.

컴퓨터(10)에 의해 생성된 다양한 데이터는 상기 레이다 시뮬레이터에 입력된다. 그러면 우선 상기 데이터를 이용하여 해당 데이터에 따른 주파수 특성, 펄스 특성, 스켄 특성신호가 발생된다. 일반적으로 데이터는 그 마다 각각 다른 특성을 가지는데 이것은 다수의 주파수 발생회로(11), PRI 발생회로(13), AM 발생회로(15)에 의해 생성된다.

이렇게 하여 우선 상기 주파수 발생회로에서 발생된 주파수 성분은 VCO(17)에 입력된다. 상기 다수의 VCO(17)는 레이다 시뮬레이터의 신호원으로 이전 다수의 주파수 발생회로(11)에서 발생된 주파수 특성을 입력하여 그에 따른 주파수 특성을 가지는 신호를 생성한다. 이후 상기 신호는 핀 다이오드(19)에 입력되고, 이에 의해 펄스 변조된 신호가 생성된다. 이때 상기 펄스 변조 신호는 PRI 발생회로(13)에 의해 생성된 펄스 특성신호에 따라 생성되며 해당 데이터에 대한 정보 가진다.

이렇게 펄스 변조된 신호는 프로그래머블 감쇄기(21)에 입력되고, AM 발생회로(15)에서 발생된 스켄 특성에 따라 해당 데이터의 스켄 특성을 가지는 신호가 생성되면 이것은 최종적으로 증폭기(23)를 통해 증폭된 후 출력된다.

이와 같이 레이다 전용 시뮬레이터를 이용하면, 다양한 특성의 레이다 신호를 발생할 수 있다. 이때 종래 레이다 시뮬레이터를 사용한 레이다 신호 발생장치는 하나의 신호원당 하나의 레이다 신호를 발생하였다. 즉, 신호원, 고주파 스위치, 고주파 프로그래머블 감쇄기 등이 하나의 채널을 형성하여 고주파 모듈을 구성하고 각각의 고주파모듈의 고주파 소자를 제어하는 신호를 독립적으로 발생하여 모의 레이다 신호를 발생하였다.

그러나 종래 레이더 시뮬레이터는 매우 고가이므로 보편적으로 사용하기 힘들었다. 그리고, 복수의 레이다 신호를 발생시 발생신호의 갯수에 따라 부가되는 소자들 또한 고가이므로 복수의 레이다 신호를 발생하는 장치는 더욱더 실험장비 등으로 사용하기 어려웠다. 더불어 복수의 레이다 신호를 발생하고자 하는 경우, 발생하고자 하는 수 만킁의 신호원 및 고주파 변조회로와 제어회로가 필요하므로, 장치가 복잡해지고, 부피도 증가하는 문제가 있엇다.

그리고, 전술된 계측기를 사용하여 레이다 신호를 발생하는 경우, 계측기는 우리 주변에서 쉽게 구할 수 있는 장비로 이것을 사용함으로써 레이다 신호를 발생할 수 있다. 그러나, 계측기는 단순히 주파수 특성만을 가지는 레이다 신호를 발생하므로, 복잡한 특성의 레이다 신호를 발생하는 장비로는 적합하지 못하였다. 그리고, 상기 계측기를 사용하여 복잡한 특성의 레이다 신호를 발생하거나 복수의 레이다 신호를 발생하는 경우 계측기의 구성이 복잡해지는 문제가 있었다.

또한, 계측기를 사용하여 레이다 신호를 발생하는 경우 레이다 시뮬레이터와 마찬가지로 복수의 레이다 신호를 발생하기 위해서는 발생하고자 하는 수 만큼의 고주파 신호원이 필요하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 단일 신호원을 시분할함으로써 복수의 펄스 레이다 신호를 발생할 수 있는 레이다 신호 발생장치를 제공함에 있다.

도 1은 계측기를 이용한 레이다 신호 발생 개념도,

도 2는 기존 레이다 전용 시뮬레이터를 이용한 레이다 신호 발생 개념도,

도 3은 본 발명에 따른 단일 신호원을 이용한 복수의 레이다 신호 발생 개념도,

도 4는 시분할을 위한 펄스 재배열을 설명하는 파형도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 함수 발생기 5 : RF 합성기

10,50 : 컴퓨터 11,51 : 주파수 발생회로

13,53 : PRI 발생회로 15,55 : AM 발생회로

17 : VCO 19,67 : 핀 다이오드

21,65 : 프로그래머블 감쇄기 23,63 : 증폭기

57 : 동기제어회로 61 : DTO

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단일 신호원을 이용한 복수 펄스 레이다신호 발생장치는 다수의 입력되는 데이터를 이용하여 해당 데이터의 주파수 특성을 가지는 신호를 발생하는 다수의 주파수 발생회로와, 펄스 특성을 가지는 신호를 발생하는 다수의 PRI 발생회로와, 스캔 특성을 가지는 신호를 발생하는 다수의 AM 발생회로와, 상기 다수의 주파수 발생회로, PRI 발생회로, AM 발생회로에서 발생된 신호를 시분할하여 해당 시간에 하나의 데이터에 대한 각 특성신호를 출력하는 동기제어회로와, 상기 동기제어회로에서 출력되는 주파수 특성 정보를 이용하여 신호를 발생하는 신호발생기와, 상기 신호를 일정레벨로 증폭하는 증폭기와, 증폭된 신호를 동기제어회로에서 출력되는 스켄 특성정보를 이용하여 스캔 특성을 가지는 신호를 발생하는 프로그래머블 감쇄기와, 상기 프로그래머블 감쇄기에서 출력된 신호를 동기제어회로에서 출력된 펄스 특성정보를 이용하여 펄스변조함으로써 다수의 레이다 신호를 발생하는 핀 다이오드 스위치를 포함하여 구성된다.

그리고, 여기서 상기 주파수 발생회로, PRI 발생회로, AM 발생회로는 펄스특성발생회로로 생성하고자 하는 레이다 신호의 갯수와 같음을 특징으로 한다.

일반적으로 펄스 레이다의 경우, 듀티 싸이클(duty cycle)은 2%이다. 즉, 하나의 레이다 신호를 발생하는 시간중 2%의 시간만이 실제 신호를 발생하기 위해 고주파 신호원을 사용하고 나머지 98%의 시간은 사실상 사용하지 않는다. 따라서, 본 발명의 펄스 레이다의 상기 특성을 이용하여 하나의 신호원으로 복수의 레이다 신호를 발생한다. 즉, 신호가 발생되는 시간을 다르게 설정함으로써 단일 신호원으로 다양한 특성을 가지는 복수의 레이다 신호를 생성할 수 있다.

즉, 본 발명은 발생하고자 하는 복수의 펄스 레이다 신호들을 시간축상에 나열한 후 각 신호들의 펄스 겹침이 최소화되도록 재배열한 후 신호원을 재배열된 펄스 순으로 시분할 동조함으로써 복수의 레이다 신호를 발생하게 된다. 그리고, 신호 발생시 초기 임의의 지연을 주어 합성 펄스를 만들어 줌으로써 펄스 누락을 최소화하고, 동일 시점에 두개의 펄스가 겹쳐진 경우 펄수 반복주기가 짧은 펄스를 누락시킴으로써 각 위협의 펄스 패턴을 최대로 유지할 수 있다.

본 발명을 실제 구현하는데 있어서, 가장 중요하게 고려할 사항은 해당 레이다 신호의 펄스열에 해당 신호의 주파수 동조 데이터와 스캔 또는 감쇄량 데이터를 동기시켜 제어하는 방법과 펄스의 겹침으로 인한 펄스의 누락을 최소화하는 방법에 관한 것이다.

그러면, 이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레이다 신호 발생장치에 대해 설명한다.

도 3은 단일 신호원을 이용한 복수의 레이다 신호 발생장치의 개념도이다.

본 발명에 따른 레이다 신호 발생장치는 프로그램적으로 데이터를 생성하는 컴퓨터(50)와, 상기 데이터를 이용하여 주파수 특성, 펄스 특성, 스켄 특성을 생성하는 다수의 주파수 발생회로(51), PRI 발생회로(53), AM 발생회로(55)와, 상기 특성을 입력하여 각 데이터에 따라 상기 특성을 시분할 한 후 시간차를 두어 상기 특성을 출력하는 동기제어회로(57)와, 임의의 데이터에 대한 주파수 특성을 입력하여 신호를 발생하는 DTO(61)와, 상기 신호를 증폭하는 증폭기(63)와, 상기 증폭된 신호를 임의의 데이터에 대해 동기제어회로(57)에서 출력되는 감쇄기 제어신호에 따라 스켄된 신호를 생성하는 프로그래머블 감쇄기(65)와, 다음으로 동기제어회로(57)에서 출력된 스위치 제어신호의 제어에 따라 상기 신호를 펄스 변조하여 다수의 레이다 신호를 생성하는 핀 다이오드(67)를 포함하여 구성된다.

상기 다수의 주파수 발생회로(51)와 PRI 발생회로(53), AM 발생회로(55), 동기제어회로(57)는 디지털 제어회로(60)에 포함된다.

그러면 다음으로 상기 구성의 동작을 설명한다.

컴퓨터(50)에 의해 데이터가 생성되면 상기 데이터는 디지털 제어회로(60)에 입력된다. 이때 사용자는 프로그램을 변경함으로써 다양한 데이터를 생성할 수 있다. 일반적으로 데이터는 그마다의 특성을 가지고, 레이다 발생장치는 다양한 특성을 가지는 신호를 발생하는 장치이다. 따라서, 상기 데이터는 주파수 발생회로(51), PRI 발생회로(53), AM 발생회로(55)에 의해 입력되는 데이터마다의 주파수 특성, 펄스 특성, 스켄 특성이 생성된다. 이때, 상기 주파수 발생회로(51), PRI 발생회로(53), AM 발생회로(55)는 입력되는 데이터의 수와 같으며, 또한, 상기 레이다신호 발생 장치가 생성하고자 하는 레이다 신호의 갯수와 같다. 즉, 각 주파수 발생회로(51), PRI 발생회로(53), AM 발생회로(55)마다 하나의 데이터에 대한 특성정보를 생성한다.

이렇게 하여 해당 데이터에 대해 생성된 주파수, 펄스, 스켄 특성정보는 동기제어회로(57)에 입력된다. 그러면 상기 동기제어회로(57)는 상기 특성정보들을 해당 데이터에 따라 시분할하여 한 순간에 하나의 데이터에 대한 주파수, 펄스, 스켄 특성정보를 출력한다.

이렇게 하여 동기제어회로(57)의 제어에 따라 우선 임의의 데이터에 대한 주파수 특성정보가 DTO(61)에 입력되면 이에 의해 일정 주파수 성분을 가지는 신호가 발생된다. 이것은 본 레이다 발생장치의 기본 신호로 이후 상기 신호에 여러 다양한 특성이 첨가된다. 상기 신호는 증폭기(63)를 통해 일정 크기의 신호를 증폭된 후 프로그래머블 감쇄기(65)에 입력된다.

상기 프로그래머블 감쇄기(65)는 상기 신호를 펄스 변조하므로써 펄스 변조된 신호를 생성하는데 이때, 상기 신호는 임의의 데이터에 대한 펄스 특성정보의 제어하에 펄스 변조된다. 그리고 상기 신호는 다시 핀 다이오드(67)에 입력되어 스켄 특성을 가진후 최종 출력되는데 이때 상기 신호는 임의의 데이터에 대한 스켄 특성정보에 의해 제어된다.

이렇게 각 데이터에 대한 상기 처기가 시간차 순으로 이루어지므로써 본 레이다 신호 발생장치는 다양한 특성을 가지는 복수의 레이다 신호를 발생하게 된다.

그러면, 상기 레이다 신호 발생을 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다. 도 4는 레이다 신호 발생장치의 시분할 개념을 나타내는 펄스 파형도이다.

여기서 A, B, C 신호는 각각 F1, F2, F3 주파수를 가지고 주파수, 펄스, 스켄 특성정보를 모두 가지는 최종 레이다 신호이다. 상기 신호들은 A, B, C 순으로 긴 주기를 가진다. 도 4의 a는 상기 신호의 주기에 따른 펄스 패턴을 나타내고, b는 상기 신호에 딜레이를 주어 재배열한 것이다. 상기 신호에 딜레이를 주는 것은 신호 발생시 초기 펄스의 겹침으로 인해 특정 펄스 신호가 누락되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 각 펄스 패턴마다 임의의 초기 지연시간을 주어 펄스 패턴을 재배열한다.

상기 신호는 모두 동기제어회로(57)의 제어에 따라 출력되어 다음으로 본 레이다 발생장치의 신호원인 DTO(61) 입력된다. 그러면, 상기 신호를 입력한 DTO(61)는 상기 신호를 펄스 패턴을 합성하여 합성된 열과 DTO tunning 시점을 추출한다. 이때, 안정된 출력 주파수를 얻기 위하여 펄스 패턴에 따라 스위칭하기 전에 충분한 tunning 시간이 필요하므로 DTO tunning 시간을 고려하여 tunning 시점을 추출한다.

이렇게 추출된 DTO tunning 시점에 의해 DTO(61)를 F1,F2,F3의 주파수로 시분할하여 tunning하여 출력한다. 상기 DTO의 신호 출력은 도 4의 c에 도시된다. 그리고 이때 신호의 겹침이 발생하면 주기가 긴 신호를 살리고, 짧은 신호는 무시한다.

이렇게 하여 본 발명은 생성하고자 하는 N개의 신호마다 별도의 주파수 특성, 펄스 특성, 스캔 및 감쇄특성의 데이터를 생성하고, 상기 신호들은 동기제어회로에 입력되어 우선 순위에 따라 겹침을 방지하며 고주파 소자를 제어한다. 즉, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 레이다 신호 발생장치는 신호가 발생되는 듀티 싸이클을 고려하여 신호를 시분할 함으로써 하나의 신호원으로 다수의 레이다 신호를 생성할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 복수 펄스 레이다신호 발생장치는 신호의 듀티 싸이클을 고려하여 상기 신호를 시분할 함으로써 단일 신호원을 이용하여 복수의 레이다 신호를 발생할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 이렇게 단일 신호원을 사용하므로써 이에 의해 부가되는 고주파 변조회로 및 제어회로도 하나만이 사용되므로 회로 구성이 간단해지고, 또한 가격의 경제성 측면에서도 효과적이다.

Claims (2)

1. 다수의 입력되는 데이터를 이용하여 해당 데이터의 주파수 특성을 가지는 신호를 발생하는 다수의 주파수 발생회로와;

   펄스 특성을 가지는 신호를 발생하는 다수의 펄스반복주기 발생회로와;

   스캔 특성을 가지는 신호를 발생하는 다수의 진폭변조 발생회로와;

   상기 다수의 주파수 발생회로, 펄스반복주기 발생회로, 진폭변조 발생회로에서 발생된 신호를 시분할하여 해당 시간에 하나의 데이터에 대한 각 특성신호를 출력하는 동기제어회로와;

   상기 동기제어회로에서 출력되는 주파수 특성 정보를 이용하여 신호를 발생하는 신호발생기와;

   상기 신호를 일정레벨로 증폭하는 증폭기와;

   증폭된 신호를 동기제어회로에서 출력되는 스켄 특성정보를 이용하여 스캔 특성을 가지는 신호를 발생하는 프로그래머블 감쇄기와;

   상기 프로그래머블 감쇄기에서 출력된 신호를 동기제어회로에서 출력된 펄스 특성정보를 이용하여 펄스변조함으로써 다수의 레이다 신호를 발생하는 핀 다이오드 스위치를 포함하여 구비되는 단일 신호원을 이용한 복수 펄스 레이다신호 발생장치.
2. 제 1 항에 있어서:

   상기 주파수 발생회로, 펄스반복주기 발생회로, 진폭변조 발생회로는 펄스특성발생회로로 생성하고자 하는 레이다 신호의 갯수와 같음을 특징으로 하는 단일 신호원을 이용한 복수 펄스 레이다신호 발생장치.