KR20100045987A - 모듈 방식 레이더 아키텍쳐 - Google Patents

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KR20100045987A
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필리쁘 엘뢰므
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Abstract

본 발명은 필드 능동형 전자식 주사 레이더 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 기능적 유닛, 기초적 레이더 유닛에 기초하여 능동형 안테나 레이더를 위한 아키텍쳐를 제공한다. 기초적 레이더 유닛은 N 개의 독립적인 레이더 채널들을 생성하는데 필요한 모든 기능들을 포함한다. 이 점에 관해서, N 개의 방사 엘리먼트들을 갖는 방사면, 및 방사 엘리먼트들의 각각에 의해 방출되는 레이더 파들을 독립적으로 생성하기 위한 수단, 및 이 방사 엘리먼트에 의해 픽업된 파들을 수신함과 함께, 그 수신 후에 획득된 비디오 신호의 디지털화를 위한 모든 기능들을 포함한다. 또한, N 개의 채널들로부터 오는 디지털 신호들이 함께 프로세싱되도록 허용하는 로컬 디지털 프로세싱 수단을 포함한다.
M 개의 기초적 레이더 유닛들의, 일반 동기화 모듈 및 글로벌 디지털 프로세싱 모듈과의 연합은, 진짜 모듈 방식의 레이더 시스템이 형성되도록 허용하고, 이 모듈 방식의 레이더 시스템의 구성은 특히 당해 레이더에 할당된 기능들의 수정에 따라 변형될 수 있다.

Description

모듈 방식 레이더 아키텍쳐{MODULAR RADAR ARCHITECTURE}
본 발명은 레이더 아키텍쳐 (architecture) 에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 하나 이상의 디지털 방식으로 제어되는 빔들의 전자식 주사에 의해 방위 (bearing) 및 고도 (elevation) 방향으로 공간 영역을 탐사 (explore) 할 수 있는 안테나를 포함하는, 전자식 주사 레이더 시스템의 아키텍쳐에 관한 것이다.
지상/공중 (GROUND/AIR) 레이더 검출 필드 및 해상/공중 (SEA/AIR) 검출 필드 양자 모두에서, 현재 기능상 수요는 다중-임무 레이더 시스템의 개발을 촉구하고 있다. 다중-임무 레이더는 일반적으로 동일 단계의 동작 (수색, 검출, 추적) 동안 수개의 타입의 기능들을 수행할 수 있는 레이더 시스템을 의미하는 것으로 이해되며, 여기서, 수행되는 기능은 당해 공간의 부분에 따라 상이할 수도 있다. 또한, 명령에 따라 상이한 시간에 상이한 임무들을 수행하거나, 더욱 광범위한 수색 구조 내에서 상이한 역할을 맡을 수 있는 레이더 시스템에 관한 것이다. 다중-임무 레이더를 사용하면 기능상 수요에 필요한 레이더 유닛의 수를 감소시키고, 구현되는 시스템의 동작 성능을 향상시키는 것 양자 모두가 가능하게 된다.
다중-임무 레이더의 개념은 또한, 회전 안테나의 경우 및 고정 안테나의 경우 양자의 경우 모두에서 구현될 수도 있는 기능성인 전자식 주사의 개념에 알려진 방식으로 밀접하게 연관된다. 양자의 경우에서, 다중-임무 레이더 시스템을 특징 짓는, 공간 및 시간의 운영에서의 유연성에 대한 필요는 2 개의 평면에서의 전자식 주사, 즉, 수평면에서의 전자식 주사 (방위 또는 방위각 주사) 및 수직면에서의 전자식 주사 (고도 주사) 를 수행하기 위한 수단을 최소한 요구한다. 어떤 특정 용도에서, 다중-임무 특성을 위한 탐색은, 상이한 공간 방향을 겨냥하는 수개의 관측 빔들을 동시에 형성하기 위한 능력을 갖고 일반적으로 상이한 임무의 수행을 위해 설계된 레이더 장비를 개발하는 것을 이끈다. 따라서, 동일한 장비로, 공중 수색, 지상 수색, 목표물 추적 및/또는 발사체 또는 비행체 유도 임무들이 수행될 수도 있다. 또한, 이제 이러한 접근법은 "고체 소자를 이용한 (solid state)" 마이크로파 송신, 즉, 반도체 송신 모듈들로부터의 송신 분야에서 이루어진 기술적 진보 덕분에 구상할 수 있게 되었다. 전력 효율에서의 상당한 향상과 함께 이러한 구성요소들의 소형화는 이제, 레이더 장비가 공간적으로 독립적인 소스 당 하나의 송신기를 갖도록 각각의 방사 엘리먼트가 별개의 능동 모듈에 의해 전력이 공급되는, 소정의 영역에 걸쳐 분포된 방사 엘리먼트들로 이루어진 능동형 안테나들의 구현을 정말로 가능하게 한다. 그러면 그 결과로서, 전체 안테나를 형성하는 소스들의 전부 또는 일부에 의해 형성되는 기초 빔들의 공간적 조합에 의해 관측 빔 또는 빔들이 형성된다. 이러한 기술은, 전자식 주사 안테나의 생산에 대해, 특히 센티미터 대역 (L, S, C, 및 X) 에서 동작하는 장비에 대해, 기술적인 면 및 비용 면 양자 모두에서 현재 정말로 실현가능하다. 따라서, 다중-임무 센티미터-대역 레이더의 설계는 2 개 면에서의 능동형 전자식 주사 안테나의 구현을 자연스럽게 포함한다.
기술적 진보가 다중-임무 레이더 장비의 설계를 알맞은 비용으로 만들었다 하더라도, 그럼에도 불구하고 이 장비는, 전자식 주사는 예를 들어 단일 평면, 즉, 수직면에서 발생하고 (고도 주사), 수평면에서의 주사 (방위 주사)는 안테나의 회전에 의해 수행되는 종래의 회전형 안테나를 갖는 레이더 시스템과 같은 더많은 종래의 레이더 장비보다, 특히 설계 단계에서, 상대적으로 더욱 비싼 상태이다. 이러한 비용 차이는 또한, 현재 다중-임무 레이더의 설계는, 당해 레이더에 할당된 기능상 역할에 구체적으로 적응된 원래의 정의 단계를 포함하고, 동일한 개념적 기초 상에서 개발될 다중-임무 레이더의 다양한 모델들을 허용하는 구조가 제안되지 않았다는 사실로 인해 더욱 민감하게 되었다. 특히, 새로운 레이더 시스템의 정의는 일반적으로, 요구에 구체적으로 적응된 새로운 안테나의 정의를 포함하고, 또한, 특히 송신된 신호의 합성 및 이 안테나에 의해 픽업 (pick up)된 신호의 복조를 책임지는 각종 서브-어셈블리 (sub-assemblies) 와 이 안테나의 상호연결의 정의를 포함한다.
본 발명의 일 목적은, 다중-임무 레이더 시스템의 설계가 능동형 전자식 주사 안테나들의 구현에 기초하여 단순화되도록 허용하는 수단을 제공하는 것이다. 다른 목적은, 물리적인 변형 없이 기능상 능력이 변형될 수도 있는 레이더 시스템의 구축을 가능하게 하는 것이다. 또 다른 목적은, 서브-어셈블리 및/또는 다양한 서브-어셈블리 사이의 인터페이스를 구성요소의 관점에서 변형할 필요가 없이, 초기 정의에 포함되지 않은 새로운 기능을 통합할 수 있고, 다양한 기능이 업데이트될 수 있는 업그레이드가능한 레이더 시스템이 구축될 수 있도록 하는 것이다.
이 목적을 위해, 본 발명의 대상은, 병렬 접속된 복수의 동일한 기초적 레이더 유닛들을 포함하고, 각각의 기초적 레이더 유닛들 자체는:
- 마이크로파 방사를 방출 및 픽업할 수 있는 N 개의 방사 엘리먼트들을 포함하는 표준 방사면,
- 소정 형태 및 전력의 마이크로파 신호를 생성하고 방사 엘리먼트들로 송신하며, 또한, 방사 엘리먼트들에 의해 픽업된 마이크로파들을 증폭하기 위한 마이크로파 방출 및 검출 수단,
- 픽업된 마이크로파들의 비디오 대역 내로의 전환 및 획득된 비디오 신호들의 디지털화를 수행하기 위한 수신기 수단,
- 수신기 수단에 의해 공급된 디지털 신호들의 컨디셔닝을 수행하기 위한 디지털 프로세싱 수단, 및
- 디지털 방식으로 제어되는 파형 생성기와 연관된 마이크로파 신호 생성 수단을 포함하며,
마이크로파 생성 수단, 송신 수단, 및 수신기 수단은 각각 N 개의 방사 엘리먼트들을 사용하여, N 개의 독립적인 채널들을 형성하기 위해 구성된 N 개의 독립적인 장치들로 구성되고, 프로세싱 수단 및 동기화 수단은 모든 채널들에 대해 공통인 것을 특징으로 하는 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐이다.
일 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 아키텍쳐는,
- 본 발명에 따른 복수의 기초적 레이더 유닛들,
- 구조의 일반적 동기화를 책임지는 서브-어셈블리로서, 각각의 서브-어셈블리에 동일한 참조 신호들의 셋트를 공급하는, 상기 서브-어셈블리,
- 기초적 레이더 유닛들의 각각에 의해 공급되는 컨디셔닝된 신호들의 프로세싱을 수행할 책임을 지는 글로벌 디지털 프로세싱 서브-어셈블리를 또한 포함하고,
각종 서브-어셈블리들은 적절한 데이터 및 신호 교환 구조에 의해 함께 접속된다.
본 발명의 특징들 및 이점들은 이하의 설명을 통해 더 잘 이해될 수 있을 것이고, 이 설명은 특히 본 발명을 비제한적 예들로서 취해진 특정 애플리케이션을 통해 명백하게 나타내고, 첨부된 도면에 의존하며, 이 도면은 다음과 같다.
- 도 1 은, 종래의 수동형 안테나 전자식 주사 레이더 시스템의 기능상 섹터들로의 분류를 나타내는 블록도이다.
- 도 2 는, 종래의 능동형 안테나 레이더 시스템의 기능상 섹터들로의 분류를 나타내는 블록도이다.
- 도 3 은, 본 발명에 따른 아키텍쳐에 기초하여 정의된 레이더 시스템의 기능상 섹터들로의 분류를 나타내는 블록도이다.
- 도 4 는, 본 발명에 따른 아키텍쳐를 구성하는 각종 타입의 서브-어셈블리들을 나타내는 개략도이다.
- 도 5 는, 본 발명에 따른 아키텍쳐에 기초하여 설계된 레이더 장치의 구조를 나타내는 개략도이다.
- 도 6 및 도 7 은, 본 발명에 따른 아키텍쳐의 제 1 실시예에 관한 도면이다.
- 도 8 은, 본 발명에 따른 아키텍쳐의 제 2 실시예에 관한 도면이다.
- 도 9 및 도 10 은, 본 발명에 따른 아키텍쳐의 제 3 실시예에 관한 도면이다.
우선, 도 1 을 고려할 것이다.
앞서 언급한 바와 같이, 현재 레이더 시스템의 설계자가 직면하고 있는 도전 과제는, 최저의 가능한 비용으로 기능적 업그레이드 및 기술적 업그레이드 양자 모두의 대상이 될 수 있는 아키텍쳐를 설계하기 위한 수단을 발견하는 것에 있다. 이들 업그레이드는, 예를 들어, 기존의 서브-어셈블리들을, 유사한 기능을 제공하지만 개선된 성능을 갖는 서브-어셈블리들로 대체하거나, 아니면, 동일한 기능을 수행하지만 제조 및/또는 규모 면에서의 비용이 감소되는 서브-어셈블리로 대체하는 것에 있다. 이들 업그레이드는 원래의 장비에 존재하지 않던 추가적인 기능의 부가를 포함할 수도 있다. 어떤 경우에도, 그 복잡도로 인해, 이들 레이더 시스템의 업그레이드는 다른 무엇보다도 인터페이스들을 구성하는 기반 구조의 필수 엘리먼트들의 상당한 변형을 일반적으로 포함한다. 그 결과, 레이더 시스템은 일반적으로 쉽게 업그레이드될 수 없고, 기술, 기능, 또는 성능의 임의의 변형은 다소 상당한 시스템의 재구축을 초래한다. 도 1 의 도시는 이러한 상황의 원인들이 수동형 전자식 주사 레이더의 면에서 분명하게 평가될 수 있도록 한다.
당업자에게 잘 알려진 이러한 타입의 레이더의 일반적 구조는 여기서 상세하게 설명하지 않는다. 여기서는, 이러한 레이더 시스템을 구성하는 서브-어셈블리들을 3 가지의 구조적 부류로 분류할 수 있다는 것이 간단히 관찰된다.
- 부류 A: 일반적으로 병령로 연결될 수도 있고, 각 레이더 내에 다수 존재하는, 기능적 서브-어셈블리들 부류;
- 부류 C: 통상의 구조들 내로 통합된 기능적 서브-어셈블리들 부류;
- 부류 B: 부류 A 또는 부류 C 로 분류될 수 없는 기능적 서브 어셈블리들 부류.
부류 A 는, 특히, 전자기파가 방사 또는 픽업될 수 있도록 하는 서브-어셈블리들을 포함한다. 수동형 안테나가 구비된 전자식 주사 레이더의 경우에, 방사 엘리먼트들 (12), 또는, 방사 소스를 형성하고 안테나를 형성하는 방사 엘리먼트들의 셋트가 송신기 (13) 에 의해 생성된 전자기파를 방사하도록 허용하는 모든 엘리먼트들과 함께, 방사 엘리먼트 (12) 에 의해 픽업된 전자기파들이 수신기 (14) 로 송신되도록 허용하는 모든 엘리먼트들을 포함한다. 이러한 서브-어셈블리 (11) 는, 그것의 시스템 내로의 통합이, 이러한 목적을 위해 제공된 시스템의 입/출력부들에 그것을 접속함으로써 수행된다는 면에서, 병렬로 연결될 수 있다고 당연히 간주된다. 시스템의 전체 동작을 변형하기 위한 이러한 타입의 모듈의 추가 또는 제거는 동일한 타입의 다른 서브-어셈블리의 고유한 동작에 영향을 미치지 않는다.
부류 C 는, 디지털화 후에 수신된 신호들을 처리하거나 디지털 데이터를 처리 및 관리하기 위한 기능들을 수행하는, 디지털 기능적 서브-어셈블리들로 주로 이루어지고, 이들 기능은, 당업자에게 알려진, 펄스 압축, 도플러 필터링 (16), 파형 제어 등과 같은 각종 동작을 수행할 수 있는 디지털 "멀티-노드" 프로세싱 머신들에 의해 구현된다. 여기서 "노드" (즉, "프로세싱 노드") 는 프로세서, 단일 또는 멀티코어를 의미하는 것으로 받아들여지고, 그 외부 메모리 (SRAM 및/또는 DRAM) 및 그것의 노드간 통신 네트워크 또는 네트워크들과의 통신 링크들이 머신의 각종 노드들이 정보를 교환하도록 허용한다. 구현되는 머신들의 수 및 사이즈는 본질적으로 수행되는 기능들의 수 및 타입에 의존하고, 또한, 이들 머신의 연산 능력에도 의존한다. 따라서,이러한 기능적 서브-어셈블리들의 부가 또는 제거는, 연산 서브-루틴들을 인에이블 (enable) 또는 디스에이블 (disable) 함으로써, 및/또는, 프로세싱 노드들의 추가에 의해 수행된다. 이러한 동작은 일반적으로, 사용되는 머신들이 요구되는 유연성을 제공하는 한, 그 사용되는 머신들을 통합하는 아키텍쳐에 영향을 미치지 않는다.
부류 B 에 관해 설명하면, 현재 개발된 레이더 시스템에서, 이는 상당한 재조직을 필요로함이 없이 업그레이드를 경험하기 위한 최소의 여지를 제공하는 시스템의 일부를 형성한다. 부류 B 머신들은 또한, 레이더 시스템의 각각의 설계에 대한 더 구체적인 기능들을 충족하는 머신들이다. 특히, 이들 부류 B 머신들은, 의도되는 서브-어셈블리에 대해 일반적으로 특정적인 동기 및 타이밍 신호들을 다른 서브-어셈블리들로 전달하는 것에 일반적으로 그 기능이 있는 합성기 (17) 들과 같은 모든 아날로그 기능적 서브-어셈블리들을 포함한다. 서브-어셈블리 (18) 가 시스템의 공중 컨디셔닝 (air conditioning) 을 맡고 있듯이, 송신기 (13) 및 수신기 (14) 서브-어셈블리들 또한 여기에 포함된다.
따라서, 다수의 부류 B 기능적 서브-어셈블리들을 포함하는 이러한 레이더 시스템은 당연히 쉽게 업그레이드가능하지 않아서, 예를 들어, 상이한 기능적 특성들을 갖는 2 개의 레이더 시스템은, 그들이 동일한 기본적 기능성들을 가진다 하더라도, 동일한 하드웨어 구조에 기초하여 설계될 수 없다. 그들의 설계는, 각각의 시스템에 대해 맞춰지고, 그 각각의 시스템에 대해 특정적이어서 상호교환 불가능한, 상이한 하드웨어 설비 (예를 들어, 송신기, 수신기, 동기 신호 생성 모듈, 또는 심지어 상호접속 구조) 를 이용한다.
다음으로 도 2 를 고려하며, 이 도 2 에서는, 현재 개발될 수도 있는 능동형 안테나를 구비한 전자식 주사 레이더를 구성하는 각종 서브-어셈블리들의, 이전에 정의된 3 가지 구조적 부류들 내에서의 분포를 도시한다.
도면에서 도시된 바와 같이, 이러한 레이더 시스템은 일반적으로 수동형 안테나 전자식 주사 레이더 시스템을 위해 개발된 아키텍쳐들의 단순한 적응으로서 설계된다. 따라서, 부류 B 에 속하는 서브-어셈블리들의 비율은 도면에 도시된 바와 같이 높게 유지된다. 사실, 능동형 안테나 전자식 주사 레이더 시스템을 개발하기 위해서는 일반적으로, 단일 송신기 (13) (예를 들어, 전자식 파워 튜브), 및 마이크로파들을 방사 엘리먼트들 (22) 에 분배하기 위한 회로 (19) 를, 각각의 방사 소스 (21) 내에 위치된 반도체 송신 회로 (23) (고체 소자를 이용한 방사기들) 로 대체함으로써 송신 체인을 변형하는 것으로 충분하다. 하지만, 아키텍쳐의 나머지 부분에 관한 한, 아무것도 변형되지 않는다.
이러한 타입의 접근법은 능동형 안테나 레이더를 설계할 때 기술적 위험을 한정하는 즉각적인 이점을 갖는다. 이용된 구조가 수동형 안테나 레이더의 것과 매우 근사하게 유지되는 한, 개발 비용은 방사 모듈을 각각 포함하는 새로운 방사 소스들을 통합하는데 필요한 개발의 일부로 더 한정된다.
이러한 접근법은, 송신에 참여하는 모듈들을 그 내로 통합함으로써, 병렬로 자연스럽게 접속될 수 있는 모듈들의 부류인 부류 A 에 속하는 서브-어셈블리들의 수를 자연히 증가시킨다. 따라서, 송신된 전력은, 그것이 구현되는 송신 채널들의 수에 비례하는 함수이기 때문에, 변형가능한 특성이 된다. 반면, 이러한 접근법은 그 자체로서는 병렬적인 수신기 기능들의 탑재가 구상되는 것을 허용하지는 않는다.
다음으로 도 3 을 고려할 것이고, 이 도 3 은 본 발명에 따른 아키텍쳐 개념을 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, 제안된 아키텍쳐 원리는 특히, 송신 신호를 생성하기 위해 필요한 엘리먼트들 (송신기 회로 (33), 위상 시프터 회로 (35)) 뿐만 아니라, 픽업된 신호들의 복조를 수행하기 위해 필요한 엘리먼트들 (수신기 회로 (34)) 와 함께, 그 수신된 신호들을 디지털화하고 이들 신호들에 대해 컨디셔닝 동작을 디지털 방식으로 수행하기 위한 엘리먼트들 (36, 37, 및 38) 을 방사 소스 (31) 의 각각 내로 통합하는 것에 있다. 따라서, 각각의 서브-어셈블리 (31) 는, 마이크로파 방사의 방출 및 센싱을 가능하게 하는 수단 뿐만 아니라, 이들 파들을 생성, 복조, 및 컨디셔닝하기 위한 수단 모두를 통합하는 독립형 어셈블리를 형성한다. 결과적으로, 부류 A 및 C 의 엘리먼트들은 레이더 아키텍쳐에서 압도적이 되는 반면, 부류 B 의 엘리먼트들은 수적인 면에서 엄격히 제한되고, 주어진 레이더 대역에 대해 고유하도록 만들어질 수 있다. 따라서, 원하는 동작 기능들을 수행하도록 별개로 구성되고 배열될 수도 있는 독립적인 서브-어셈블리들의 연합으로부터 유리하게 형성되는 레이더 구조가 획득된다.
이제 도 4 가 고려되고, 이 도 4 는 본 발명에 따른 레이더 아키텍쳐를 정의하는 각종 타입들의 서브-어셈블리들을 나타내는 개략도를 도시한다. 이 아키텍쳐는, 본원에서 주장된 본 발명의 모든 목적들인, 송신, 수신, 메인 동기 신호들의 로컬 생성, 송신된 파형의 합성, 및 레이더 신호의 프로세싱에 관한 기능들의 제공을 담당하는 서브-어셈블리들을 강조하여 여기서 부분적으로 도시된다. 특히 수신된 신호들로부터 생성된 데이터를 프로세싱 (시스템의 전체적인 관리, 추출, 추적, 임무 연산 등) 할 책임이 있는, 이들 서브-어셈블리들의 하류에 위치한 서브-어셈블리들은 명료함을 위해 여기에 도시하지 않았다.
본 발명에 따른 레이더 아키텍쳐는 주로,
- 기초적 레이더 유닛, 또는 미니-레이더로 이루어지는 제 1 타입의 서브-어셈블리, 또는 빌딩-블록 (41);
- 일반적 동기를 위해 의도된 신호 생성기로 이루어지는 제 2 타입의 서브-어셈블리 (42);
- 하나 이상의 병렬적 신호 처리 머신들 (컴퓨터들) 로 이루어지는 제 3 타입의 서브-어셈블리 (43) 를 포함한다.
제 1 타입의 서브-어셈블리 (41), 기초적 레이더 유닛은 주로,
- 지지 구조 (기판) 상에 탑재된 N 개의 방사 엘리먼트들을 포함하는 방사면 (radiating face) (411),
- 그 자체로 저잡음 증폭기 및 리미터 (limiter) 장치를 포함하는 마이크로파 수신기 헤드와 함께, 마이크로파 위상 시프터와 연관된 고체 소자를 이용한 송신기 장치를 각각 포함하는 N 개의 마이크로파 회로들 (412), 또는 TR 모듈들,
- 비디오 신호를 위한 디지털화 회로를 또한 포함하는 N 개의 수신기 모듈들 (413),
- 디지털화 후에 수신된 신호들을 위한 로컬 디지털 프로세싱 모듈 (414); 이 장치는 특히 수신된 신호들이 방사면의 각종 엘리먼트들에 의해 컨디셔닝되도록 허용한다. 다른 동작들 중에서도, 컨디셔닝은 방사면을 형성하는 방사 엘리먼트들에 의해 픽업된 신호들의, 디지털화 후의, 원하는 진폭 및 위상과의 조합을 의미하는 것으로 이해되고, 이 조합은 하나 이상의 프라이머리 (primary) 수신 빔들이 원하는 방향(들)로 형성되는 것을 허용한다.
- 단일 서브-어셈블리 (42) 에 의해 생성된 공통 신호들로부터의 아날로그 참조 신호들 및 동기 신호들의 모두를 합성하는 역할을 하는 모듈 (415), 로컬 파형 및 동기화 생성기를 포함한다.
따라서, 이 제 1 서브-어셈블리 (41) 는, 그 자체로, N 개의 채널을 통해 마이크로파 신호를 송신 및 수신하는데 필요한 전체 자원을 포함한다. 제 1 서브-어셈블리 (41) 는 또한, N 개의 채널들의 모두를 통해 수신된 마이크로파들을 처리하고, 다른 동작들 중에서도, 각종 채널들을 함께 조합하여 다양한 방향들로 겨냥될 수도 있는 각종 빔들을 형성하기 위한 자원을 포함한다. 이는 제 1 서브-어셈블리 (41) 가 능동형 전자식 주사를 갖는 독립적인 기초적 레이더 유닛, 또는 미니-레이더로서 여기서 정의되는 이유이다.
유리하게, 이 미니-레이더 비전용 병렬 머신 내로 직접 통합하는 것은 미니-레이더의 고유성을 상당히 강화한다. 이 원래의 구조는 본 발명에 따른 구조의 본질적 특징을 구성한다.
제 2 타입의 서브-어셈블리 (42), 일반 동기화 모듈은, 수개의 서브-어셈블리들 (41) 이 조화된 방식으로 동작하도록, 즉, 더 큰 레이더 시스템을 형성하도록 그들의 동작 수개의 기초적 레이더 유닛들을 연합하도록 허용하는 모든 수단을 포함한다. 이 목적을 위해, 이 제 2 타입의 서브-어셈블리 (42) 는, 한편으로는 하이-레벨 동기화 신호들을 생성하기 위한 수단을 포함하고, 다른 한편으로는 하나 이상의 로컬 참조 발진기들을 합성하기 위한 수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 이들 고유 참조 신호들은 유리하게는 그들이 공급되는 모든 서브-어셈블리들에 대해 동일하다. 기초적 유닛들 (41) 의 각각의 개별적 동작을 위해 필요한, 특정 동기 신호들에 관해, 이들은 서브-어셈블리 (42) 에 의해 공급된 동기화 신호들을 이용하는 유닛들 내에서 국소적으로 생성된다.
본 발명에 따르면, 일반 동기 신호들은 점-대-점 링크들 (421) (전기적, 광학적 등) 을 통해 다양한 서브-어셈블리들로 분배된다.
제 3 타입의 서브-어셈블리 (43), 데이터 관리 및 글로벌 디지털 프로세싱 모듈은, 기초적 레이더 유닛들 (41) 에 의해 전달된 신호들에 대해 모든 디지털 프로세싱 동작들을 수행할 수 있도록, 또한, 이들 동일한 기초적 레이더 유닛들에 그것의 개별적 동작 모드를 결정하기 위해 각각의 유닛에 의해 필요한 정보 및 명령들을 생성 및 전달할 수 있도록 배열된 하나 이상의 병렬적 디지털 머신들 (컴퓨터들) 을 포함한다.
일 바람직한 동작 모드에서, 기초적 레이더 유닛들 (41) 내에 로컬화된 로컬 디지털 프로세싱 장치 (414), 및 모듈 (43) 은 다음과 같은 일반적 원칙에 따라 협동한다:
각각의 로컬 디지털 프로세싱 모듈 (414) 은 그들이 속하는 기초적 레이더 유닛에 포함된 N 개의 수신 채널들에 대응하는 디지털 데이터의 프로세싱 및 연합을 주로 수행한다. 이 연합의 목적은 공간의 다양한 방향들로 겨냥된 소정 수 M 개의 빔들을 형성하기 위해 다양한 수신 채널들로부터의 디지털 데이터를 조합하는 것이다; 디지털 방식의 빔들의 형성은 당업자에게 알려진 기술에 기초하고, 따라서, 여기서는 전개하지 않는다. 하지만, 덧붙여 말하자면, 프로세싱 출력에서 생성된 데이터의 비트-레이트는 감소된다.
이 데이터는 이어서 각 모듈 (414) 에 의해, 소정의 방향에서 레이더에 의해 수신된 총 신호를 나타내는 하나 이상의 글로벌 빔들을 형성하기 위해 각종 기초적 레이더 유닛들로부터 오는 데이터를 재조합하는 글로벌 프로세싱 모듈 (43) 로 송신된다. 후속하여, 각각의 글로벌 빔을 형성하는 재조합된 데이터는 레이더 신호들에 대한 종래의 프로세싱 방법들에 의해 별개로 프로세싱된다.
선택된 기능적 구성에 따라, 로컬 프로세싱 모듈들 (414) 과 글로벌 프로세싱 모듈 (43) 사이의 수신된 신호들을 위한 디지털 프로세싱 작업의 분배는, 전체 프로세싱 로드 및, 그 결과로서, 이용되는 연산 유닛들의 프로세싱 시간 및 수를 최적화하도록 하는 방식으로 구성마다 변화할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 제 3 타입의 서브-어셈블리 (43) 의 아키텍쳐는, 서브-어셈블리 (빌딩 블록) 의 전체 프로세싱 능력이, 각종 서브-어셈블리들 (빌딩 블록들) 사이의 인터페이스들에 대해 아무 것도 할 필요 없이 하나 이상의 프로세싱 노드들을 부가 또는 제거함으로써 간단하게 변형될 수도 있다. 이 목적을 위해, 더 일반적인 프로세싱 동작에 기여하는 동작이 서브-어셈블리 (43) 의 정확한 조성에 따라 하나 또는 다른 머신들에 의해 수행될 수도 있도록 하여, 기능의 수행이 따라서 주어진 구성에 대해 서브-어셈블리에 존재하는 머신들 모두에 걸쳐 유리하게 분배될 수 있도록 각종 컴퓨터들이 구현되어야 한다. 본 발명에 따르면, 다른 서브-어셈블리들로부터 오거나 다른 서브-어셈블리들로 가는 디지털 데이터 (431) 는 전용 통신 버스를 통해 운반된다.
다음으로, 도 5 를 고려할 것이다.
본 발명에 따른 아키텍쳐를 구성하는 3 가지 타입의 서브-어셈블리들은, 그들 자체로서, 유리하게, 상이한 기능상 필요에 대응하고 이 목적을 위해 예를 들어 각도 정확성 및 범위의 면에서 소정의 기능적 특성들을 갖는 레이더 구조들이 형성되는 것을 허용한다. 이 목적을 위해, 도 5 에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이, 원하는 수의 기초적 레이더 구조들 (미니-레이더들) (41) 은 특히, 원하는 기하학적 형상을 갖는 글로벌 안테나를 형성하도록 기계적 지지 구조 (51) 상에 방사면들을 배열함으로써 그 방사면들을 서로 조립함으로써, 연합되어야 할 것이다. 일반 동기화 신호들을 제공하도록 설계된 단일의 서브-어셈블리 (42) 와 함께, 기초적 레이더 구조들 (41) 에 의해 공급된 신호들의 글로벌 프로세싱을 수행하도록 설계된 단일의 서브-어셈블리 (43) 가 또한 일반적으로 부가되어야 할 것이다.
일반적인 전체 동작은 물론 본 발명에 따른 아키텍쳐가, 실선 화살표 셋트 (52) 에 의해 표시된 디지털 데이터 링크들의 셋트 및 점선 화살표 셋트 (53) 에 의해 표시된 동기 링크들의 셋트에 의해 지지되도록 할 필요가 있다. 이들 2 셋트는 다양한 기초적 레이더 유닛들 (41) 의 동작의 동기화 및 이들 다양한 유닛들에 의해 공급되는 데이터의 조합된 프로세싱을 위해 필요한 교환 구조를 형성한다. 이 구조는 유리하게 동일한 방식으로 모든 서브-어셈블리에 대해 서빙한다.
디지털 데이터를 위한, 아날로그 참조 신호들 (로컬 발진기들) 을 위한, 그리고, 동기화 신호들을 위한 이 교환 구조는 당연히, 동등하게 기술적 실시형태의 관점으로부터, 교환의 하드웨어 조직의 관점으로부터, 그리고, 구현되는 교환 프로토콜의 관점으로부터, 다양한 방식으로 구현될 수도 있다. 그 설계에서 필요한 조건들은 단순히, 본 발명에 따른 아키텍쳐를 위해 매우 업그레이드가능한 특성을 보존하기 위한 필요와 연관된 것들 뿐이다. 특히, 교환 구조는 유닛들의 각각이 구성되는 방식을 고려하여, 다양한 수의 기초적 레이더 유닛들이 통합되도록, 그리고, 이들 유닛들의 각각의 동작 모드가 완전히 적응가능하도록 만들어지도록 허용하여야 하고, 그리고, 기초적 레이더 유닛들 (41) 의 각각에 의해 공급되는 데이터를 이용하기 위해 필요한 정보가 모듈 (42) 에 제공되도록 허용하여야 한다. 동기 데이터의 별모양 기하학 분포 및 비동기 "풀 듀플렉스 (full duplex)" 점-대-점 타입의 통신 시스템에 의해 주로 형성되는 이러한 교환 구조의 일예는 특히 참조번호 FR2887096 하에 2006년 12월 15일 발행된 "Generic radar architecture (고유 레이더 아키텍쳐)" 라는 제목으로 본 출원인에 의해 출원된 프랑스 특허 출원에서 설명된다.
따라서, 이전의 문단들에서 설명된 것과 같은, 본 발명에 따른 레이더 아키텍쳐는, 기초적 레이더 유닛들 (41) 을 구성하는 특성 엘리먼트들이 서로에 대해 높은 정도의 자율성을 가지고 동작하는 모듈 방식의 형태를 취하고, 이 사실이 아키텍쳐의 전체 동작이 유리하게 적응가능하도록 만든다. 이 아키텍쳐에 따라 설계된 레이더 장비는, 구현되는 기능성의 범위의 면에서나 달성되는 전체 성능 레벨의 면에서나 모두 당연히 업그레이드가능하다. 장비의 기능상의 성능은, 하나 이상의 기초적 레이더 유닛들 (41) (통상적으로, 유닛들 (41) 의 수는 1 에서 수백까지 변화할 수 있다) 을 부가 또는 제거함으로써, 또한, 이들 유닛들에 장착된 로컬 프로세싱 장치들 (414) 에 의해 구현되는 데이터 프로세싱 루틴들을 변형함으로써, 로컬 파형 생성기 (415) 의 파라미터를 변형함으로써, 또는, 다르게는, 글로벌 디지털 프로세싱 모듈 (43) 에서 구현되는 데이터 프로세싱 루틴들을 변형함으로써, 쉽게 변형될 수 있다. 따라서, 이 아키텍쳐는, 주어진 구성으로부터 시작해서, 새로운 기능상 요건들에 따라 각종 상이한 구성들로 간단한 방식으로 업그레이드될 수 있는, 업그레이드가능한 다중-임무 레이더 장비를 설계하는데 있어서 두드러지게 존재하는 문제에 대한 실제의 해결책을 제공한다.
이제 도 6 및 도 7 을 고려할 것이고, 이 도 6 및 도 7 은 본 발명에 따른 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐의 제 1 예시적인 애플리케이션을 도시한다.
본 발명에 따른 레이더 아키텍쳐의 하나의 중요한 이점은 시스템의 높은 모듈성 (modularity) 에 있다. 이 모듈성은 유리하게 이 제 1 실시예에 적용되며, 이 제 1 실시예에서 해결되어야할 문제는 레이더의 송신 로브 (lobe) 를 넓히는 수단을 발견하는 것에 있다.
다중-임무 레이더 시스템들에 의해 구현되는 모든 기능들 중에서, 2 가지는 항상 존재한다:
- 레이더 시스템의 기본 기능성을 형성하는 수색,
- 이전에 검출되었던 관심 대상의 목표물을 추적하는 것.
이들 2 개의 카테고리의 임무를 충족할 수 있기 위한 필요에 의해 부과되는 알려진 문제는, 하나의 동일한 레이더 장치에 의한 그들의 구현이 송신 시 빔 폭에 관한 반대되는 요건들을 만족시켜야만 한다는 것으로 이끄는 사실로부터 나온다:
- 수색에 관한 성능은 수신된 빔들의 그룹 (또는 클러스터) 에 걸쳐 수행될 동시 수색을 허용하는 넓은 송신 빔의 형성을 필요로 한다;
- 검출된 목표물들에 대한 능동 추적에 관한 성능은 송신된 전력을 추적되고 있는 목표물 상으로 포커싱하도록 좁은 송신 빔의 형성을 필요로 한다.
또한, 소정 개도로 좁은 빔을 넓히는 것은 기술적으로 비교적 간단함에도 불구하고, 넓은 빔을 좁게 하는 것은 기술적으로 어려운 것으로 알려져 있다. 불필요한 신호 손실을 입지 않기 위해, 송신 안테나는 따라서 수신 안테나와 동일한 사이즈의 것이어야 한다.
종래 기술에서, TR 모듈들을 구비한 능동 안테나를 포함하는 레이더 시스템의 이용은, 공지의 방식에서, 주어진 방향으로 겨냥된 좁은 송신 빔들을 형성할 수 있는 구조가 획득되도록 허용한다. 한편, 송신된 빔의 확장에 관한 한, 이 확장은, 더 양호한 어떤 것의 결여를 통해, 각각의 송신 모듈에 마이크로파 위상 시프터에 의해 적용된 위상들의 변형에 의해 일반적으로 획득된다 (위상 안정성의 이유 및 열 효율의 이유로 인해 송신기는 포화 모드에서 동작하기 때문에, 위상만이 조정될 수 있고, 진폭은 조정될 수 없다). 이러한 진행 방식은 현재 레이더 시스템의 하드웨어 구조와 호환가능하다는 이점을 갖는다. 한편, 구성에 따라서는 1 내지 3 데시벨 정도의 손실을 발생시킨다.
이러한 상반된 요건들의 상황에 직면하여, 구조가 본 발명에 따른 아키텍쳐에 따르는 레이더 시스템의 이용은 단순하고 적응된 해결책이 제공되도록 허용한다. 도 6 에서 도시된 바와 같이, 여기서 맞닥뜨린 문제는, 수개의 구역들 (도 6 에서는 2 개의 구역 (61 및 62), 각각의 구역은 더 작은 송신 서브-안테나를 형성) 로 분할된 안테나 (61) 를 형성하도록 하는 방식으로 기초적 레이더 유닛들이 구성되는 동작 모드를 구현함으로써 유리하게 해결될 수 있다. 각각의 서브-안테나로, 특정 중심 송신 주파수 및 소정의 통과대역이 더 연관된다. 도 6 의 간단한 예에서, 글로벌 안테나는 2 개의 서브-안테나로 분할되고, 각각의 서브-안테나는 중심 송신 주파수 (fe1 및 fe2) 와 각각 연관된다.
이 예시적인 실시형태에서, 도 7 에서 도시된 바와 같이, 송신된 파들의 통과대역 (B') 은 실질적으로 동일하고, 주파수 (fe1 및 fe2) 의 값들의 관점에서, 그리고, 기초적 레이더 유닛들의 수신기들의 통과대역 (B) 의 관점에서, 2 개의 서브-안테나들의 각각에 의해 송신된 파들은 중첩된 통과대역을 가지지 않도록 하는 값을 가진다.
따라서, 레이더의 물리적인 구조를 변형함이 없이, 각각이 글로벌 안테나의 사이즈의 반과 동일한 사이즈를 갖는 2 개의 송신 서브-안테나를 가지고, 따라서, 글로벌 안테나에 비해 방위각으로 유리하게 확장된 방사 패턴을 생성하는 것이 유리하게 가능하다. 또한, 2 개의 서브-안테나에 의해 방사된 신호들이 수신기들의 통과대역에 의해 커버되는 주파수 스펙트럼을 가지기 때문에, 공간의 한 방향으로 조사되고 목표물에 의해 반사된 에너지의 전체가, 빔이 송신 시에 확장되었다고 하더라도 신호의 수신이 손실 없이 발생하도록 안테나에 의해 수신된다. 이 개념은 2 개를 초과하는 송신 안테나의 조성 및 2 축 (방위 및 고도) 에 대한 것으로 자연스럽게 확장될 수 있다.
더욱 일반적인 방식에서, 본 발명에 따른 아키텍쳐를 일반 동기화 모듈에 의한 하이-레벨 동기화로 복수의 기초적 레이더 유닛들로 분해함으로써 얻어지는 중요한 이점은, 탐색된 구성이 방사 소스들의 각각을 별개로 구동하는 능력을 필요로 할 때 특히 현저하다. 전술한 예는 본 발명의 이러한 이로운 특징들의 많은 면 중에서 오직 하나의 이용을 나타낸다.
동일한 아이디어를 따르면, 각 소스를 별개로 구동하는 능력이 맞닥뜨린 문제에 대한 이로운 해결책을 나타내는 임의의 타입의 애플리케이션을 구상하는 것이 명백하게 가능하다. 따라서, 하나의 동일한 안테나를 포함하는 기초적 레이더 유닛들 (41) 이 송신 시에 2 개의 와이드 빔 (wide-beam) 안테나를 형성하도록 구성될 수도 있는 전술한 예에서 본 것과 동일한 방식으로, 본 발명에 따른 아키텍쳐를 따라 설계된 2 개의 레이더 시스템을, 각각의 레이더 시스템으로부터의 송신이 각각의 안테나에 의해 수신되어, 예를 들어, 수신에서의 이득을 획득하고 따라서 시스템의 범위를 확장할 수 있는 방식으로 연합시키는 것 또한 유리하게 가능하다.
또한 동일 선상에서, 본 발명에 따른 아키텍쳐의 한 유리한 애플리케이션은, 도 8 에 도시된 것과 같은, 4 개의 방사 패널을 갖는 고정된 안테나를 이용하여 능동 전자식 주사 레이더를 생성하기 위해 이 아키텍쳐를 이용하는 것에 있다. 이러한 안테나는, 예를 들어, (1 s 대신에 0.1 s 의 오더 (order) 의) 종래의 회전 시스템과 양립할 수 없는, 주사를 위한 리프레시 (refresh) 시간이 획득되는 것을 허용한다.
이 실시예에서, 본 발명에 따른 아키텍쳐는, 인접한 패널들 (예를 들어, 81 및 82) 이 상이한 주파수 (Fe1 및 Fe2) 로 마이크로파들을 방출하여, 당해 2 개의 패널들의 각각에 의한 수신이 인접면들 중 하나에 의해 방출된 신호에 의해 영향을 받지 않고, 오직 단일 유닛 (42) 이 4 면들을 위해 이용되도록 하는 안테나가 획득되도록 허용한다는 점에서 특히 유리한 것으로 판명되었다. 따라서, 도면에서 도시된 바와 같이, 레이더 시스템을 구성하는 기초적 레이더 유닛들 (41) 을 적절한 방식으로 구성하고 조립함으로써, 안테나를 회전시킬 필요 없이 레이더 시스템 주위의 공간의 모든 방향으로 겨냥할 수 있는 레이더 시스템을 획득하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 도 8 의 예에서, 기초적 레이더 유닛들이 4 개의 패널들 (81 내지 84) 로 나뉘어 서로 등을 지고 셋트를 이루어, 평행 육면체의 형상으로 안테나를 형성하여, 한 편에 패널들 (81 및 83) 이, 다른 한 편에 패널들 (82 및 84) 이 대향하는 패널들의 2 그룹 (한 편의 A 및 C, 다른 한 편의 B 및 D) 을 형성하고, 동일 그룹의 2 개의 패널들에 대해 송신 주파수가 동일 (각각 Fe1 및 Fe2) 하도록 되어 있다.
이제 도 9 및 도 10 을 고려할 것이다. 이들은 본 발명에 따른 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐의 제 2 예시적인 애플리케이션을 도시한다. 이 예는, 본 발명에 따른 아키텍쳐가 어떻게 유리하게 수색, 식별, 및 "NCTR (Non-Cooperative Target Recognition)" 기능들을 수행할 수 있는 레이더 디바이스가 간단한 방식으로 획득되도록 허용하는지를 도시한다. 이 애플리케이션에 의해 강조되는 유리한 특징은 하나의 유닛에서부터 다음 유닛까지 독립적으로 레이더 안테나를 형성하는 유닛들 (41) 의 각각에 적용된 파형을 정의하기 위해 제공된 가능성으로 이루어진다.
NCTR 기능을 수행하기 위한 능력은, 사용된 레이더가 매우 넓은 대역에 걸쳐 변조된 마이크로파 신호를 송신 및 수신할 수 있다는 것을 가정한다. 따라서, 분해능은 송신된 신호의 대역의 직접적인 함수라는 지식을 이용하여, 매우 높은 해상도 (Very High Resolution) 또는 "WHR" 의 아이디어가 따라서 제안된다. 그러면, 레이더 신호의 주파수에서의 익스커젼 (excursion) 은 종래의 1 내지 10 MHz (15 내지 150 m) 를 갖는 동작 모드들과 비교하거나 긴급 분석을 위한 50MHz (3 m) 의 VHR 모드와 비교할 때 250 내지 300 MHz (0.50 m 의 분해능) 의 값에 도달한다.
이러한 타입의 동작 모드에서, 종래의 "협대역" 근사법은 안테나가 1 미터보다 실질적으로 더 큰 사이즈를 초과할 때마다 더 이상 유효하게 작용하지 않는다. 따라서, 안테나에서의 전파 지연 (propagation delay) 을 보상할 필요가 존재한다. 이들 지연은 주로 당해 센서의 위치 및 형성되는 안테나 빔의 오정렬의 함수이다. 따라서, 예를 들어, 직경 5m 의 안테나에서, 안테나의 중앙에 대한 주변부 상에서의 회수는 +/- 5 ns 의 최대값에 달할 수도 있다.
종래의 레이더 구조에에서, 이 보상은 쉽지 않고, 종종 안테나를 형성하는 각각의 소스에 대한 구체적인 보상은 설계에 의해 불가능하다. 반면, 본 발명에 따른 아키텍쳐 상에 구축된 레이더 장치에서는, 이러한 보정 동작은 수신 및 송신 양자 모두 시에 유리하게 쉽게 구현될 수 있다.
수신된 마이크로파들에 영향을 미치는 지연들에 대한 보상에 관한 한, 본 발명에 따른 레이더 아키텍쳐는, 각각의 기초적 레이더 유닛의 각 수신 채널 상에 수신기 및 디지털화 장치를 제공하여, 보상이 각 채널 상에서 수신된 신호에 대해 간단한 디지털 보정 동작의 형태로 유리하게 수행될 수 있도록 한다. 따라서, 디지털 방식으로 단순하고 정확한 방식으로 보정이 적용될 수 있다.
송신된 마이크로파에 관해 도 9 및 도 10 에 의해 앞서 도시된 방식이 유리하게 구현될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 송신된 펄스화된 마이크로파는, Δt 와 동일한 시간 간격에 걸쳐 -Δf 와 +Δf 사이에서 변화하는 주파수 익스커젼을 갖는 선형 주파수 램프 (R) 를 갖는 주파수에서 그 자체가 변조된, 중간 주파수에서 로컬 발진기 (OL2) 에 의해 형성된 신호 (FI) 를 이용하여, 일반 동기화 모듈 (42) 에 의해 제공된 로컬 발진기 (OL1) 를 변조함으로써 합성된다. 따라서, 예를 들어, 300MHz 의 범위 (-150MHz 내지 +150MHz) 에 걸쳐 연장되는 주파수 램프가 송신된 펄스의 지속기간에 대응하는 30μs 와 동일한 시간 간격 동안 적용된다.
정규 동작 모드에서, 신호 (R) 의 합성은, 변조 램프 (R) 의 주파수가 도 10 에서의 커브 (101) 에 일치하는 송신된 펄스의 지속기간의 중앙에서 0 와 동일하도록 하는 방식으로, 모든 기초적 레이더 유닛들 (41) 에 대해 동일한 방식으로 수행된다.
반면에, WHR 동작 모드에서, 신호 (R) 의 합성은, 어떤 유닛들 (41) 에 대해, 제로 주파수를 통과하는 신호 (R) 의 통로가 송신된 RF 펄스의 중앙에 대응하는 시간 t0 전 또는 후의 시간에서 발생하도록 하는 방식으로, 각 유닛 (41) 에 대해 상이한 방식으로 수행된다. 이 목적을 위해, 신호 (R) 의 주파수에서의 익스커젼은, 도 10 의 커브 (102) 에 따라, 제로 주파수 상에 중심을 두지 않고, 양 또는 음의 주파수 시프트 (δf) 만큼 시프트된다. 송신된 마이크로파에서, 이 주파수 시프트 (δf) 는 대응하는 시간 시프트 (δt) 를 초래하고, 이 시간 시프트는 모든 유닛들 (41) 에 대해 동일한 방식으로 전송된 일반 송신 동기화 신호에 대해 측정된다.
따라서, 주어진 시간 (T0) 에 대해, 일반 동기화 신호에 대해 참조되어, 소정의 기초적 레이더 유닛에 의해 송신된 마이크로파 펄스들은 정시에, 이르게, 또는, 그 외에 늦게 나타날 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 아키텍쳐는 따라서, 도 9 의 예에서 -5 ns 와 +5 ns 사이의 송신에서 가변인 지연이 각각의 방사 엘리먼트에 대해 별개로 생성되도록 유리하게 허용하고, 이 지연은 각종 방사 소스들 사이에서 나타나는 전파 시간에서의 변화들이 그들의 안테나 상의 위치에 따라 보상되도록 허용한다.
따라서, WHR 기능의 구현과 연관된 문제들은 본 발명에 따른 아키텍쳐의 이용에 의해 따라서 자연스럽게 해결된다.
전술한 2 가지 타입의 애플리케이션 (이는 물론 본 발명에 대해 주장된 범위 내에서 비제한적이다) 과는 별도로, 예를 들어, 각각의 방사 엘리먼트를 다른 것들과는 별개로 구성하기 위해 본 발명에 따른 아키텍쳐에 의해 제공되는 가능성이 안티-재밍 (anti-jamming) 능력에 관해 매우 유리한 성능 특성들을 갖는 장비가 획득되도록 허용하는, 디지털 빔 형성 (digital beam formationl; DBF) 에 기초한 다중-빔 레이더의 분야 내에서 추가적인 애플리케이션들이 언급될 수도 있다. 따라서, 다양한 방향들로 겨냥된 빔들을 형성하고, 다른 빔들에 의해 수신된 신호를 수단으로 형성된 빔의 안티-재밍을 수행하기 위해 방사 소스들의 그룹들을 구성하는 것이 가능하게 된다. 이 가능성은, 각종 채널들에 의해 수신된 신호들의 프로세싱이 로컬 디지털 프로세싱 모듈들 (414) 및 글로벌 프로세싱 모듈 (43) 에 의해 분산된 방식 (이 분산은 그 자체로서 적응가능) 으로 수행될 수 있다는 사실에 의해 더욱 강화된다.
동일한 다중-빔의 맥락에서, 좀더 조심스럽기는 하지만, 본 발명에 따른 아키텍쳐는 또한, 모노펄스 에카르토메트리 (monopulse ecartometry) 타입의 각도 측정을 정세화하기 위한 기능들의 구현을 가능하게 한다.

Claims (5)

  1. 병렬 접속된 복수의 동일한 기초적 레이더 유닛들을 포함하고,
    각각의 기초적 레이더 유닛들 자체는:
    - 마이크로파 방사를 방출 및 픽업 (pick up) 할 수 있는 N 개의 방사 엘리먼트들을 포함하는 표준 방사면,
    - 소정 형태 및 전력의 마이크로파 신호를 생성하고 상기 방사 엘리먼트들로 송신하며, 또한, 상기 방사 엘리먼트들에 의해 픽업된 상기 마이크로파들을 증폭하기 위한 마이크로파 방출 및 검출 수단,
    - 상기 픽업된 마이크로파들의 비디오 대역 내로의 전환 및 획득된 비디오 신호들의 디지털화를 수행하기 위한 수신기 수단,
    - 상기 수신기 수단에 의해 공급된 디지털 신호들의 컨디셔닝을 수행하기 위한 디지털 프로세싱 수단, 및
    - 디지털 방식으로 제어되는 파형 생성기와 연관된 마이크로파 신호 생성 수단을 포함하며,
    마이크로파 생성 수단, 송신 수단, 및 수신기 수단은 각각 N 개의 방사 엘리먼트들을 사용하여, N 개의 독립적인 채널들을 형성하기 위해 배열된 N 개의 독립적인 장치들로 구성되고, 상기 디지털 프로세싱 수단 및 동기화 수단은 모든 채널들에 대해 공통인 것을 특징으로 하는 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 구조의 일반적 동기화를 책임지는 서브-어셈블리로서, 각각의 서브-어셈블리에 동일한 참조 신호들의 셋트를 공급하는, 상기 서브-어셈블리,
    - 상기 기초적 레이더 유닛들의 각각에 의해 공급되는 컨디셔닝된 신호들의 프로세싱을 수행할 책임을 지는 글로벌 디지털 프로세싱 서브-어셈블리를 또한 포함하고,
    상기 각종 서브-어셈블리들은 적절한 데이터 및 신호 교환 구조에 의해 함께 접속되는 것을 특징으로 하는 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐의 와이드-빔 레이더 시스템의 제조에의 애플리케이션으로서,
    N 개의 기초적 레이더 유닛들 (41) 은, 전체 안테나의 반을 형성하는 N/2 개의 기초적 레이더 유닛들 (41) 은 주파수 fe1 주위의 주파수 대역 B1 에 걸쳐 방출하고, 전체 안테나의 나머지 반을 형성하는 N/2 개의 기초적 레이더 유닛들 (41) 은 주파수 fe2 주위의 주파수 대역 B2 에 걸쳐 방출하도록 구성되고,
    상기 N 개의 기초적 레이더 유닛들은 수신 시에 B1 및 B2 를 커버하는 주파수 대역을 커버하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐의 와이드-빔 레이더 시스템의 제조에의 애플리케이션.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐의 고정된 안테나 레이더 시스템의 제조에의 애플리케이션으로서,
    N 개의 기초적 레이더 유닛들 (41) 은, 평행 육면체의 형상으로 안테나를 형성하도록 등을 지고 셋트를 이룬 4 개의 패널들 (81, 82, 83, 및 84) 에 걸쳐 배치되고, 이들 기초적 레이더 유닛들 (41) 은 하나의 패널 (81) 상에 놓인 유닛들이 인접한 패널들 (82 및 84) 상에 놓인 소스들이 송신하는 주파수들과는 상이한 주파수들의 대역을 통해 송신 및 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐의 고정된 안테나 레이더 시스템의 제조에의 애플리케이션.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐의, NCTR 타입의 기능들을 수행할 수 있는 레이더 시스템의 제조에의 애플리케이션으로서,
    N 개의 기초적 레이더 유닛들 (41) 의 각각이, 안테나의 전파 지연에 대해 보상하도록 구성되고, 상기 보상은 송신된 마이크로파 신호를 선형 방식으로 변조하는 신호의 주파수 익스커젼 (excursion) 범위 Δf 의 상대적인 시프트 δf 에 의해 달성되며, 이 시프트는 상기 안테나에서의 기초적 레이더 유닛 (41) 의 위치 및 형성된 전체 빔의 디포인팅 (depointing) 의 함수인 것을 특징으로 하는 모듈 방식의 레이더 아키텍쳐의 NCTR 타입의 기능들을 수행할 수 있는 레이더 시스템의 제조에의 애플리케이션.
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