WO2024053808A1 - 하드킬 융복합형 전파차단장치 - Google Patents

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WO2024053808A1
WO2024053808A1 PCT/KR2023/005056 KR2023005056W WO2024053808A1 WO 2024053808 A1 WO2024053808 A1 WO 2024053808A1 KR 2023005056 W KR2023005056 W KR 2023005056W WO 2024053808 A1 WO2024053808 A1 WO 2024053808A1
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unit
antenna
kill
hard
signal
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PCT/KR2023/005056
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최춘화
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주식회사 삼정솔루션
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H04K2203/00—Jamming of communication; Countermeasures
    • H04K2203/30—Jamming or countermeasure characterized by the infrastructure components
    • H04K2203/32—Jamming or countermeasure characterized by the infrastructure components including a particular configuration of antennas

Definitions

  • the present invention is related to blocking and protecting wireless communications, and more specifically, to a radio wave blocking device that has a fusion technology that can perform both soft kill and hard kill roles by being mounted on various weapon systems that are equipped with and transported firearms. It's about.
  • wireless communication networks used in drones transmit radio waves into the air to enable exchange of information in various forms such as one-to-one, many-to-one, and one-to-many. These wireless communication networks are used to disrupt receivers that receive information. This is called wireless communication jamming.
  • a jammer is a type of jammer that detects a threat when it is detected and then neutralizes it by oscillating a certain frequency in the direction of the target.
  • Korean Patent Publication No. 1999-0083728 discloses a radio jammer of the prior art, and Figure 1 is a block diagram thereof.
  • the oscillation signal from the oscillator 10 is transmitted to the upconverter 40 through the buffer 30.
  • the upconverter 40 multiplies the frequency of this oscillation signal and up-converts it to the frequency band of the wireless communication device to be interfered with.
  • the power-on reset unit 20 turns on the upconverter 40 after a certain period of time has passed after power is applied. It serves to reset.
  • the radio jammer of this prior art operates in a predetermined fixed frequency band, is fixed for inputting control power, and has a fixed antenna, so the equipment is bulky and its mobility is significantly reduced, and it can also be used in various bands. Because it is difficult to respond to the frequency, it is difficult to apply it to unmanned aerial vehicles such as drones that can penetrate the air.
  • the present invention was developed to overcome the problems of the prior art described above, and is a hard drive that can respond to various frequency bands and respond to various types of penetration by mounting it on firearms-equipped vehicles and linking it with a hard kill function.
  • the purpose is to provide a kill fusion type radio wave blocking device.
  • the present invention for solving the above problems includes: an antenna unit 2200 mounted on the equipment side of a firearm transport means and having a plurality of antennas each transmitting a frequency in a selected band; and a main controller unit 1700, a spoofer unit 1200 that receives a frequency input from a GNSS antenna, and a jammer unit 1100 that generates a radio wave blocking signal in a selected frequency band and transmits it to the antenna unit. It provides a hard kill convergence type radio wave blocking device including a unit (1000).
  • the main controller unit generates a blocking frequency signal corresponding to the blocking object in conjunction with the hard kill operating distance of the equipment unit, and functions to respond by selecting an antenna according to the unit of distance of the adjacent blocking object and transmitting a different frequency signal.
  • the firearm transport means is one of a tank, a mobile tank, a wheeled armored vehicle, a small tactical armored vehicle, a ship, an aircraft, an unmanned drone, or a multi-purpose unmanned robot
  • the equipment unit is a wheeled anti-aircraft gun, a mounted Vulcan, It may be a selected one of a laser anti-aircraft weapon, a Close-In Weapon System (CIWS), or a Remote Controlled Weapon Station (RCWS).
  • CIWS Close-In Weapon System
  • RCWS Remote Controlled Weapon Station
  • the antenna unit may include a first antenna unit 2230 that accommodates the first antenna therein, and a second antenna unit 2240 that accommodates the second and third antennas therein.
  • the antenna unit is mounted on the missile driving gearbox of the equipment unit, and the signal generation unit is mounted on the internal operating panel of the firearm transport means.
  • the jammer unit includes a DDS/FPGA (1130) composed of a plurality of DDSs, an RF conversion unit (1140) that upconverts the signal generated by the DDS/FPGA to the RF band, and amplifies the RF converted signal. It may include an HPA unit 1150 that monitors the amplified signal, a coupler unit 1160 that monitors the amplified signal, and a BPF unit 1170 that has a BPF connected to each antenna.
  • the output from the three antennas is selected from the bands above 1,559MHz and below 1,610MHz for GNSS L1, above 2,400MHz and below 2,483.5MHz for ISM 2.4GHz, and above 5,725MHz and below 5,850MHz for ISM 5.8GHz. It can be.
  • the output from the DDS/FPGA is generated by sweeping one or more of AWGNM, CW, white noise, and noise signals.
  • the main controller unit transmits a frequency from the second antenna to disturb the operating direction or location, and if the distance is less than the second distance, it transmits a frequency from the third antenna to control the specific operation. Neutralization is attempted by disrupting the signal, but if it is below the third distance, it can be operated to neutralize the reception of the control signal through the first antenna and simultaneously perform physical neutralization through the equipment section.
  • the present invention described above not only effectively blocks the frequency of infiltration equipment, but also physically destroys it when necessary, so it is effective in responding to situations such as infiltration by unmanned aerial vehicles.
  • Figure 1 is a block diagram showing a radio jammer of the prior art.
  • Figure 2 is a diagram showing the use state of the hard kill convergence type radio wave blocking device according to the concept of the present invention.
  • Figure 3 is a diagram showing the use state of the hard kill convergence type radio wave blocking device of the present invention applied to other means of transporting firearms.
  • Figure 4 is a perspective view for explaining an embodiment of the mechanical configuration of the antenna unit according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is an exploded perspective view to explain the configuration of the antenna unit according to an additional embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a configuration diagram for explaining the frequency management system in the hard kill convergence type radio wave blocking device of the present invention.
  • Figure 7 is a configuration diagram for explaining an embodiment of the operation of the signal generator in the hard kill convergence type radio wave blocking device of the present invention.
  • Figure 8 is a diagram showing the radiation status by distance according to the spoofer and switch operation in the hard kill convergence type radio wave blocking device of the present invention.
  • each component or feature may be considered optional unless explicitly stated otherwise.
  • Each component or feature may be implemented in a form that is not combined with other components or features. Additionally, some components and/or features may be combined to form an embodiment of the present invention.
  • the order of operations described in embodiments of the present invention may be changed. Some features or features of one embodiment may be included in other embodiments or may be replaced with corresponding features or features of other embodiments.
  • the present invention basically provides a hard-kill convergence type radio wave blocking device that is mounted on a firearm transport vehicle and is capable of transmitting jamming radio waves in conjunction with a firearm.
  • hard-kill refers to a weapon system or its operation method that neutralizes the enemy by physical destruction.
  • Examples include weapons that can fire or throw bullets, missiles, bombs, etc. , it should be understood to include a variety of weapon systems if they can transfer momentum as well as apply destructive force thermally, optically, or chemically.
  • Soft-kill is defined as an attack system or operation method that causes disability, such as complete or partial paralysis, through methods such as electronic disruption, in addition to the method of causing physical and visible damage and destruction.
  • the physical destruction that occurs as a result of the operation of these soft kills can be viewed as incidental and thus can be understood as the result of soft kills.
  • the radio wave blocking device that transmits jamming waves is basically equipped with an antenna in the antenna unit, and a known signal generation unit, upconversion unit, amplification unit, and filter unit in the equipment unit directly coupled to the antenna unit or connected with a predetermined cable.
  • devices such as a controller unit or a power supply unit can be accommodated, but it goes without saying that any one or more of these components can be replaced with each other or additionally arranged.
  • FIGS 2 and 3 are diagrams showing the use state of the hard kill convergence type radio wave blocking device of the present invention.
  • the present invention presents a concept in which a radio wave blocking device (2000) is mounted on a firearm transport vehicle (200) having a hard kill device and soft kill can be operated in conjunction with the hard kill.
  • the hard kill device is defined as an equipment unit 210, and this equipment unit 210 may be a wheeled anti-aircraft gun, a mounted Vulcan, a laser anti-aircraft weapon, a Close-In Weapon System (CIWS), or a Remote Controlled Weapon Station (RCWS). This does not necessarily apply only to the example above.
  • this equipment unit 210 may be a wheeled anti-aircraft gun, a mounted Vulcan, a laser anti-aircraft weapon, a Close-In Weapon System (CIWS), or a Remote Controlled Weapon Station (RCWS). This does not necessarily apply only to the example above.
  • CIWS Close-In Weapon System
  • RCWS Remote Controlled Weapon Station
  • firearm transportation means 200 may be a variety of equipment that can be operated for military purposes, such as tanks, mobile tanks, wheeled armored vehicles, small tactical armored vehicles, ships, aircraft, unmanned drones, and multi-purpose unmanned robots.
  • the radio wave blocking device 2000 is placed adjacent to the aiming area of a given radar device, and is linked to the hard kill drive system so as to have a direction corresponding to the aiming direction.
  • it is mounted on the lower part of a certain hard kill radar or antenna and is composed of a module. In this case, there may be concerns about interference with the antenna, but there is an advantage in that space utilization is increased.
  • the antenna part and the signal generating part of the radio wave blocking device were placed separately and connected to each other.
  • it is mounted on the missile drive gearbox and the signal generator is mounted on the internal operating panel.
  • the space inside the drive gearbox can be utilized, and there is an advantage that smoke bomb adjustment is not necessary and the load on the missile drive box is reduced.
  • some modifications to the drive box may be required.
  • the radio wave blocking device (2000) of the present invention mainly includes an antenna unit and a signal generation unit, and includes both cases where it is physically composed of a single module as described above and cases where it is separated.
  • Figure 4 is a perspective view for explaining an embodiment of the mechanical configuration of the antenna unit according to an embodiment of the present invention.
  • the radio wave blocking device 2000 of the present invention may be largely composed of an antenna unit 2200 and a signal generator 1000.
  • the antenna unit 2000 can be mounted on the equipment unit 210 of the firearm transportation means 200 through a predetermined bracket and includes a first antenna unit 2230 and a second antenna unit (2230) that can cover different bands. 2240).
  • the antenna unit 2000 may be composed of a jamming antenna and a GNSS antenna and may have a radome on the outside. Embodiments related to the type and frequency of these antennas will be described later.
  • the signal generator 1000 is integrated with the antenna unit 2200.
  • the signal generation unit 1000 may include, for example, a signal generation unit, an upconversion unit, an amplification unit, and a power supply unit, and may be housed inside a predetermined casing. Accordingly, the signal generator 1000 may be configured with elements such as a spoofer or a control board inside the casing.
  • the antenna unit 2200 and the signal generation unit 1000 may be mounted on the pan-tilt unit 2300 to enable direction control independently from the equipment unit 210.
  • the pan/tilt unit 2300 has a pan function and a tilt function, and thus can rotate through two or more axes.
  • the preferred range of motion is that the pan function is unlimited at 360 degrees, and the tilt function can be set from +90° to -10°. Additionally, the rotation speed may be 0.01 to 60°/s in the pan function and 0.01 to 30°/s in the tilt function.
  • Figure 5 is an exploded perspective view for explaining an embodiment of the mechanical configuration of the antenna unit according to an embodiment of the present invention.
  • the first antenna unit 2230 and the second antenna unit 2240 may be formed in a radome shape to accommodate antennas having a predetermined structure therein.
  • the radome constituting the first antenna 1520 and the second antenna 1530 has a cylindrical shape with a closed front, and can accommodate a radiator in the form of an element or pattern and its support in the longitudinal direction.
  • shock or deformation may occur between the internal radiator and the radome due to vibration or tilt, and to protect the antenna radiator structure, fillers such as foam are injected into the radomes to perform a fixing function. You can do it.
  • a plurality of antennas are provided to operate according to each frequency band, and may include a first antenna 1520 and a second antenna 1530.
  • the first antenna 1520 may transmit a frequency signal in the 5.8 GHz band
  • the second antenna 1530 may transmit a GNSS L1 band frequency signal.
  • a third antenna 1510 is configured to cover the 2.4 GHz band.
  • the first antenna 1520, the second antenna 1530, and/or the third antenna 1510 are fixed to a predetermined antenna base 2243 to form the first antenna unit 2230 and the second antenna unit 2240. It can be accommodated inside and connected to devices inside the casing 2210.
  • the antenna base 2243 is approximately disk-shaped and can be fixed to the casing 2210 and electrically and mechanically connected to the internal module portion 2250.
  • the module unit 2250 may be composed of a signal oscillator device that combines a power module, an amplifier module, an SG module, and a filter, but is not necessarily limited thereto.
  • the module unit 2250 is connected from the terminal unit 2211 to the signal generator 1000 and can receive the jamming signal generated by the signal generator.
  • the Frequency Hopping method or the Spread Spectrum method can be applied to neutralize the remote control transmitting and receiving module.
  • the frequency band that can be applied to neutralize the unmanned aerial vehicle in the air is optional, but is preferably GNSS L1 (1,559MHz ⁇ 1,610MHz), ISM 2.4GHz band (2,400MHz ⁇ 2,483.5MHz), and ISM 5.8GHz band ( It can target 5,725 MHz ⁇ 5,850 MHz), and it is desirable to apply a broadband high-gain antenna in the 1,570 MHz to 2.5 GHz band.
  • the GPS band is the A-band (1560 ⁇ 1605MHz) including GPS L1 (1575.42MHz), GLONASS L1 (1601.156MHz), and BeiDou B1 (1561.098MHz) bands, GPS L2 (1227.6MHz), and GPS L5 (1786.45MHz). MHz), it can be viewed as the B band (1160 ⁇ 1280MHz), which includes GLONASS L2 (1245.34MHz), GLONASS L3 (1201.7MHz), BeiDou B2 (1207.14MHz), and BeiDou B3 (1268.62MHz) bands.
  • the frequency band is not limited and may be selectively determined from 20 MHz to an arbitrarily set (N) value.
  • the N may be, for example, 100 GHz.
  • Figure 6 is a configuration diagram for explaining the frequency management system in the hard kill convergence type radio wave blocking device of the present invention.
  • the signal generation unit 1000 is connected to the antenna unit 2200 and may include a predetermined signal generation unit, an upconversion unit, an amplification unit, and a filter unit. Since configurations known to the applicant may be applied to the devices and elements for generating signals of this jammer, detailed descriptions will be omitted.
  • the spoofer unit 1200 and the jammer unit 1100 may be combined, and the spoofer unit 1200 transmits a predetermined frequency output to the GNSS antenna.
  • Each signal generator (reference number not shown) can generate a signal of a set frequency, and can perform the function of sweeping two or more signals in the IF (Intermediate Frequency) band.
  • the frequency band can be selected by the user and input through the main controller unit 1700.
  • one or more DDS Direct Digital Synthesizer
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the signal generator may generate a jamming signal using white noise, and may be composed of individual signal generators to generate signals independent of each other for each channel, and in some cases, individual signal generators corresponding to the number of channels may be used.
  • a signal generation unit may be configured.
  • the band to which the RF output is applied is the GNSS and/or ISM 2.4GHz band and/or the drone control frequency band and/or the ISM 5.8GHz band.
  • the antenna unit 1500 may be formed by combining a first antenna 1520 corresponding to ISM 5.8 GHz, a third antenna 1510 corresponding to ISM 2.4 GHz, and a second antenna 1530 corresponding to GNSS. And the switching unit 1300 may select signal oscillation in the communication band and GPS band.
  • control power controlled by the main controller unit 1700 may be supplied from the power supply unit 1600.
  • the power supply unit 1600 may be configured as a power supply unit (PSU), and in this case, For stable supply of power, connection to the main battery of the battery unit or wheeled device may also be considered.
  • PSU power supply unit
  • the upconversion unit receives a predetermined DC power from the power supply unit 1600 and upconverts the signal in the IF band generated by the signal generation unit to the RF band, which is the guard frequency band.
  • This upconversion unit 1200 functions to upconvert the IF frequency generated by the signal generation unit 1100 to a commercial frequency band.
  • the upconversion unit converts the carrier signal of each channel generated by the signal generation unit into a predetermined RF frequency band.
  • the amplifier unit receives a predetermined DC power from the power supply unit 1600 and amplifies the signal output from the upconversion unit.
  • the power level of the signal output from the amplification unit may have a higher power level than the power level of the signal in the band subject to disturbance.
  • the filter suppresses unwanted wave signals in the unwanted band among the signals output from the amplification unit, selects only signals within the designated band, combines them as a jamming signal, and outputs them to each antenna of the antenna unit 1500. It functions.
  • This filter unit can function to reduce the influence of interference on adjacent frequencies due to the output frequency of the amplifier unit.
  • the main controller unit 1700 selects a frequency band for which disturbance is desired, input regarding the selection may be received from the user.
  • the main controller unit 1700 when neutralizing an unmanned aerial vehicle, it may be considered to have the main controller unit 1700 preset the frequency bands of GNSS and ISM as the Input Frequency Range, combine them in a wide band, and transmit them together through an antenna. there is.
  • the power level of the signal output from the amplification unit is greater than the power level of the signal used by the target that is subject to disturbance.
  • the main controller unit 1700 may be connected wired or wirelessly to an operation unit such as a console to monitor a predetermined state and control functions.
  • main controller unit 1700 and the power supply unit 1600 may be operated in conjunction with the system of the firearm transportation means 200.
  • Figure 7 is a configuration diagram to explain an additional embodiment of the operation of the signal generator in the hard kill convergence type radio wave blocking device of the present invention.
  • This embodiment shows the case of configuring the jammer unit 1100.
  • the jammer unit 1100 begins operation by receiving a control input from the main controller unit 1700, and operates using power from the power supply unit 1600.
  • the antenna unit 1500 For signal generation, it can be largely composed of a DDS/FPGA (1130), an RF conversion unit (1140), an HPA unit (1150), a coupler unit (1160), and a BPF unit (1170).
  • the output is connected to the antenna unit 1500 and radiates a frequency.
  • the antenna unit 1500 may be composed of a first antenna 1520, a second antenna 1530, and a third antenna 1510.
  • the signal generator 1000 is configured in a DDS/FPGA 1130 to generate a plurality of CW (Continuous Wave) signals.
  • CW Continuous Wave
  • a plurality of DDSs and/or FPGAs Field Programmable Gate Arrays may be selected and combined.
  • This signal generator 1100 can generate a jamming signal using white noise, and the present invention proposes a concept of generating independent signals for each channel.
  • the signal generated by the DDS/FPGA (1130) is transmitted to the RF conversion unit 1140, and the RF conversion unit 1140 receives DC power from the power supply unit 1600, and the signal generation unit 1100
  • the signal in the IF band generated is converted to the RF band, which is the service frequency band.
  • the DDS/FPGA (1130) is composed of three DDSs, three sets can be configured in the RF conversion unit (1140), and a known VCO (Voltage Controlled Oscillator)/PLL (Phase Locked Oscillator) corresponding to each oscillator. Loop, filter, and digital attenuator can be combined.
  • the VCO/PLL performs the function of converting the baseband signal to the transmission frequency.
  • the filter may be configured as a BPF, for example, and performs the function of suppressing unwanted waves outside the transmission signal band.
  • the digital attenuator can monitor the transmission output at the HPAM output terminal and change the attenuation value.
  • the HPA unit 1150 disposed at the rear of the RF conversion unit 1140 performs the function of amplifying the RF output, and may be composed of, for example, a drive amplifier and a main amplifier.
  • the drive amplifier may perform the function of adjusting the input level of the main amplifier to obtain output.
  • the main amplifier can perform an amplification function to match the final output level.
  • a coupler unit (reference number not shown) is provided at the rear of the amplification function, and the coupler can monitor the output level.
  • the coupler unit is provided with an isolator, prevents damage caused by carrier waves flowing into the HPA, and can determine whether there is an abnormality in the antenna.
  • a BPF unit 1170 can be configured to attenuate noise outside the final transmission band, and each BPF unit 1170 includes a first antenna 1520 and a second antenna 1530. ) and the third antenna 1510 are connected.
  • Figure 8 is a diagram showing the radiation status by distance according to the spoofer and switch operation in the hard kill convergence type radio wave blocking device of the present invention.
  • the effective range of the jamming wave is limited to the detection and detection of imaging equipment (not shown) such as CCTV or thermal imaging cameras. It can be understood that it will be narrower or shorter than the traceable area.
  • the effective range of the jamming wave from the antenna unit 1500 can be understood as less than 4 km. However, the distance may be optional depending on the type of equipment or environment.
  • the hard kill convergence type radio wave blocking device of the present invention can be operated in conjunction with the hard kill system of the firearm transportation means 200, and the operation sequence is explained in the order of the images below visualized on the imaging device. do.
  • Figure 8 (a) shows the point at which the detection radar begins to operate and the drone begins to be detected.
  • it may be the display screen of a fire notification device in an independent defense system, or it may be the screen displayed in a C2A system.
  • the user's choice may be to turn the detection radar on and off, and examples of control related to this will be described later.
  • two target images 1811 are created in the north-northeast direction and are relatively far away among the visible distances.
  • Figure 8(b) shows a situation where tracking is performed at the point when control is initiated.
  • a predetermined area in the direction of the target image 1811 is set as a radiation display unit 1820, and the radiation display unit 1820 has a fan-shaped shape with a predetermined angle, which causes disturbance waves to arrive by the antenna unit 1500. This may be an area where spoofing or jamming is possible.
  • the terret displays a 10° to 30° radial direction in front, and similarly, the equipment unit 210 and the antenna unit 1500 aim together.
  • the equipment unit 210 is aimed by a line, the aiming line of the equipment unit 210, such as Vulcan, will follow the central angle of the range of the radial display unit 1820. If the target image 1811 moves during this tracking process, the radiation display unit 1820 may move together.
  • the operation of the pan/tilt unit 2300 may vary depending on the hard kill operation mode and soft kill operation mode. You can.
  • the hard kill control device triggers the fan.
  • the tilt unit 2300 may be operated.
  • Figure 8 (c) shows the state in which the soft kill is operated, and when the operator presses a predetermined radiation button, the radiation display unit 1820 in the imaging device can image and display the size of the output in each distance unit.
  • this is an example in which four areas for each distance are expressed in different colors (Pa, Pb, Pc, Pd) for each output. The farther the distance is, the weaker the radio signal becomes.
  • the target image 1811 displayed on the imaging device and the radiation range and output are displayed in conjunction with a terrain map rather than a simple radar image.
  • the present invention can be largely composed of an antenna unit 2200, a signal generator 1000, a control system for operating the same, and hardware mounting equipment.
  • the antenna unit 2200 can efficiently radiate radio wave blocking signals by applying a multi-band, high-gain antenna, and exhibits a gain of 10 dBi or more with the LDPA structure.
  • the jamming signal source is configured as AWGN to radiate an effective signal while minimizing the gain loss of the signal for each channel. Additionally, it may be considered that one or more of AWGNM, CW, white noise, and noise signals are swept.
  • a predetermined user environment can be configured through a predetermined controller mounted on the firearm transportation means 200, and as described above, radiation levels are set for each target distance in conjunction with the shooting procedure software of the small unmanned aerial vehicle. .
  • the equipment unit 210 for hard kill and the radio wave blocking device 2000 for soft kill can be operated in conjunction with each other. Therefore, the main controller unit 1700 generates a blocking frequency signal corresponding to the blocking object in conjunction with the operating hard kill operating distance of the equipment unit, and selects each antenna according to the unit of distance of the adjacent blocking object to generate a different frequency signal. It will be able to function to respond by sending a . For example, when an unmanned aerial vehicle approaches and detection begins at a detection start distance (for example, 4 km or less), the aiming of the equipment unit 210 begins and the antenna unit 2200 can aim and follow it. .
  • a detection start distance for example, 4 km or less
  • a hard kill can be operated through the Vulcan-like equipment unit 210 and at the same time, the first antenna 1520 can be operated to neutralize the control signal, thereby simultaneously oscillating a signal in the 5.8 GHz band.
  • perfect tactical defense is possible by operating the position disturbance at a long distance and soft kill for neutralization of a predetermined control frequency band separately, but simultaneously operating hard kill and soft kill operations within a predetermined distance.
  • the antenna function can be matched to the function of each equipment unit.
  • the antenna function can be matched to the function of each equipment unit.
  • the hard-kill integrated radio wave blocking device not only effectively blocks the frequency of infiltration equipment, but also physically destroys it when necessary, so it can effectively respond to situations such as infiltration by unmanned aerial vehicles. there is.

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Abstract

본 발명은 화기를 장착하여 운송하는 다양한 무기체계에 장착하여 소프트킬과 하드킬 역할을 함께 수행할 수 있도록 융합한 기술을 가지는 전파차단장치에 관한 것으로, 화기운송수단에 장착되고 화기와 연동하여 교란전파를 발신할 수 있는 안테나부와 신호발생부를 구성하는 하드킬 융복합형 전파차단장치를 제공한다.

Description

하드킬 융복합형 전파차단장치
본 발명은 무선통신의 차단 및 보호와 관련된 것으로, 보다 상세하게는 화기를 장착하여 운송하는 다양한 무기체계에 탑재하여 소프트킬과 하드킬 역할을 함께 수행할 수 있도록 융합한 기술을 가지는 전파차단장치에 관한 것이다.
최근 드론 기술의 발달로 다양한 형태의 드론이 개발되어 대중에 공급되고 있다. 국제적인 기업인 아마존과 구글의 경우 상품의 배달에서 고속 인터넷 제공에 이르기까지 다양한 임무를 수행할 수 있는 드론이 상용화되고 있다. 이러한 드론은 무인항공기의 일종으로 볼 수 있는데, 군사용의 무인항공기보다 더 작고 가벼우며 상대적으로 탐지가 더 어렵다. 이러한 드론의 보급에 따라 저가형의 무인항공기인 드론이 상업용 항공시설, 필수인프라 및 기밀시설이나 군대에까지 잠재적인 위협요소가 되고 있는 실정이다. 즉, 드론과 사진이나 영상 촬영장비와의 결합에 따라 오용의 가능성이 상존하고 때문에 다양한 보안시설이나 사회기반시설에 위협될 가능성이 있는 것이다. 실제 워싱턴에서는 취미로 드론을 즐기는 사람의 실수로 백악관 내에 추락하여 보안경보가 발령된 사례가 있으며, 프랑스에서는 원자력 발전소에 드론들이 나타난 사건과 관련해 경찰과 공군에서 새 크기의 드론을 격추시킬 수 있는 무기를 개발해달라고 요청한 사례도 있다. 또한, 국내에서는 북한의 무인 항공기가 청와대 및 서울 시내를 촬영하다 추락한 사건 이후 항공기의 비행금지구역 내 침입을 막을 수 있는, 소위 안티드론 방어시설의 필요성이 대두되고 있다.
그러나, 국내는 물론 전세계적으로 아직 드론과 같이 공중에서 주파수를 받아 활동하는 무인항공기 등의 침입에 효과적으로 대응할 수 있는 장비의 개발이 미미한 실정이다.
한편, 드론 등에 사용되는 무선 통신망은 공중에 전파를 송출하여 일대일, 다대일, 일대다 등의 여러 가지 형태로서 정보의 교환이 이루어질 수 있도록 하는데, 이러한 무선 통신망을 이용하여 정보를 수신하는 수신기를 교란하는 것을 무선통신 재밍(jamming)이라고 칭한다.
재머(jammer)란 방해 전파 발신기의 일종으로서 위협이 감지되면 방향탐지를 한 후 표적의 방향에 대해서 일정한 주파수를 발진하여 무력화하는 장치를 의미한다.
한국공개특허공보 특1999-0083728호는 종래기술의 전파교란기를 개시하고 있고, 도 1은 이에 대한 블록도이다.
이를 살펴보면, 발진부(10)로부터의 발진신호는 버퍼(30)를 거쳐서 업컨버터(40)로 전달된다. 업컨버터(40)에서는 이 발진신호를 주파수 체배하여 방해하고자 하는 무선통신기기의 주파수 대역으로 업컨버젼(up-conversion)한다. 파워온 리셋부(20)는 본 기기에 전원이 인가될 때 업컨버터(40)가 프리런(free run)하는 것을 방지하기 위하여, 전원이 인가된 후 일정 시간이 지나고 나서 업컨버터(40)를 리셋시키는 역할을 한다.
그러나, 이러한 종래기술의 전파교란기는 소정의 고정된 주파수 대역에 작동하며, 제어전력의 입력을 위하여 고정되어 있고, 고정된 안테나를 구비하기 때문에 장비의 부피가 크고 이동성이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 다양한 대역의 주파수에 대응하기가 어렵기 때문에 특히 드론과 같은 공중 침투가 가능한 무인항공기에 적용하기는 무리가 있다.
특히 침투 방식이 다양화된 현대전을 고려하면, 드론은 다양한 위치와 시설에 대한 접근이 가능하고 실제 공격도 다양한 형태로 이루어지기 때문에 전파적인 차단은 물론 기계적인 파괴가 요청되는 상황이 발생하는 등 상황에 유연하게 대응 가능한 형태의 방어 및 공격장비에 대한 요청이 증가되고 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 다양한 주파수 대역에 대응할 수 있으면서도 화기장착 운송수단들에 탑재하고 하드킬 기능과 연동는 등의 방식으로 다양한 침투 유형에 대응할 수 있도록 하는 하드킬 융복합형 전파차단장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 화기운송수단의 장비부 측에 장착되며 각각 선택된 대역의 주파수을 발신하는 복수의 안테나를 구비하는 안테나부(2200); 및 메인컨트롤러부(1700)와, GNSS안테나로부터 주파수 입력을 수신하는 스푸퍼유닛(1200)과, 선택된 주파수 대역의 전파차단신호를 생성하여 상기 안테나부로 전송하는 재머유닛(1100)을 구비하는 신호발생부(1000);를 포함하는 하드킬 융복합형 전파차단장치를 제공한다.
상기 메인컨트롤러부는, 장비부의 하드킬 작동 거리에 연동하여 차단 대상물에 대응되는 차단주파수 신호를 생성하되, 인접되는 차단 대상물의 거리의 단위에 따라 안테나를 선택하여 다른 주파수 신호를 발신하여 대응하도록 기능한다.
일실시예에서, 상기 화기운송수단이 탱크, 기동형 전차, 차륜형장갑차, 소형전술형장갑차, 함정, 항공기, 무인 드론 또는 다목적 무인로봇 중의 어느 하나이고, 상기 장비부가 차륜형 대공포, 탑재형 발칸, 레이저 대공무기, CIWS(Close-In Weapon System) 또는 RCWS(Remote Controlled Weapon Station) 중의 선택된 하나일 수 있다.
상기 안테나부는, 제1안테나를 내부에 수용하는 제1안테나부(2230)와, 제2, 3 안테나를 내부에 수용하는 제2안테나부(2240)로 이루어질 수 있다.
장착의 실시예로, 상기 안테나부는 장비부의 미사일 구동 기어박스에 장착되고, 상기 신호발생부는 화기운송수단의 내부 운용반에 장착되는 것이 공간적 효율을 위하여 바람직하다.
상기 재머유닛은, 복수의 DDS로 구성되는 DDS/FPGA(1130)와, 상기 DDS/FPGA로에서 생성된 신호를 RF 대역으로 업컨버징하는 RF변환부(1140)와, 상기 RF변환된 신호를 증폭하는 HPA부(1150)와, 상기 증폭된 신호를 감시하는 커플러부(1160)와, 각각의 안테나와 연결되는 BPF를 구비하는 BPF부(1170)를 포함할 수 있다.
상기 3개의 안테나에서의 출력은, GNSS L1인 1,559MHz 이상 및 1,610MHz 이하 대역과, ISM 2.4GHz인 2,400MHz 이상 및 2,483.5MHz 이하 대역과, ISM 5.8GHz인 5,725MHz 이상 및 5,850MHz 이하 대역에서 선택될 수 있다.
상기 DDS/FPGA에서의 출력은, AWGNM, CW, 화이트노이즈, 잡음 신호 중의 어느 하나 이상이 스윕되어 생성되는 것이 이득을 위하여 바람직하다.
상기 메인컨트롤러부는, 차단 대상물과 장비부와의 거리가 제1거리이하인 경우 제2안테나에서 주파수를 발신하여 운용 방향 또는 위치를 교란하고, 제2거리 이하인 경우 제3안테나에서 주파수를 발신하여 특정 조종신호를 교란하여 무력화를 시도하되, 제3거리 이하인 경우 제1안테나를 통하여 조종신호 수신을 무력화함과 동시에 장비부를 통하여 물리적 무력화를 동시에 수행하도록 작동될 수 있다.
상술한 본 발명에 의하여, 침투 장비의 주파수를 효과적으로 차단할 뿐만 아니라 필요에 따라 물리적인 파괴가 가능하기 때문에 효과적으로 무인항공기의 침투 등의 사태에 대응할 수 있는 효과가 있다.
특히 복잡해지는 다양한 유형의 공격에 하드킬과 소프트킬 기능을 연동하여 유연하게 대응할 수 있기 때문에 군사적 목적의 활용성이 극대화된다.
또한, 컴팩트하여 다양한 화기운송수단에 상황에 적합하게 장착할 수 있고 필요에 따라 탈거 또는 교환이 가능하기 때문에 경제적이다.
도 1은 종래기술의 전파교란기를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 개념에 따른 하드킬 융복합형 전파차단장치의 사용상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 하드킬 융복합형 전파차단장치가 다른 화기운송수단에 적용된 사용상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의하여 안테나부의 기구적 구성에 대한 실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 추가적인 실시예에 의한 안테나부의 구성을 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 하드킬 융복합형 전파차단장치에서 주파수 관리계통을 설명하기 위한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 하드킬 융복합형 전파차단장치에서 신호발생부의 작동에 대한 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 하드킬 융복합형 전파차단장치에서 스푸퍼 및 스위치 동작에 따른 거리별 방사상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 하드킬 융복합형 전파차단장치를 상세히 설명한다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 부분, 장치 및/또는 구성 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 부분, 장치 및/또는 구성 또한 기술하지 아니하였다. 또한, 도면에서 동일한 도면 부호를 사용하여 지칭하는 부분은 장치 구성 또는 방법에서 동일한 구성 요소 또는 단계를 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "···부" 또는 "···기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명은 기본적으로, 화기운송수단에 장착되며 화기와 연동하여 교란전파를 발신할 수 있도록 하는 하드킬 융복합형 전파차단장치를 제공한다.
본 발명의 설명에서 하드킬(Hard-kill)이란 물리적인 파괴로 적을 무력화하는 무기체계 또는 그 운용방식을 의미하며, 주로 탄환, 미사일, 폭탄 등을 발사하거나 투척할 수 있는 무기를 예로 들 수 있으나, 운동량의 전달은 물론 열, 광학, 화학적으로 파괴력을 가할 수 있다면 다양한 무기체계를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
소프트킬(Soft-kill)이란 상기한 물리적 및 가시적 피해를 입혀 파괴하는 방식 외에 전자적 교란과 같은 방식으로 전체 또는 부분적인 기능 마비 등 장애를 일으키는 공격체계 또는 운용방식으로 정의한다. 이러한 소프트킬의 운용으로 발생하는 물리적 파괴는 부수적인 것으로 볼 수 있을 것이기 때문에 소프트킬의 결과로 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에서 교란전파를 발신하는 전파차단장치는 기본적으로는 안테나부에 안테나가 구비되고, 이에 직접 결합되거나 소정의 케이블로 연결된 장비부에 공지의 신호생성부, 상향변환부, 증폭부, 필터부, 컨트롤러부 또는 전원공급부 등의 장치들이 수납될 수 있으나 이 중의 어느 하나 이상의 구성들이 상호 치환되거나 추가적으로 배치될 수 있음은 물론이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 하드킬 융복합형 전파차단장치의 사용상태도들이다.
본 발명에서는 하드킬 장치를 가지는 화기운송수단(200)에 전파차단장치(2000)를 장착하여 하드킬에 연동하여 소프트킬을 운용할 수 있는 개념을 제시한다.
상기 하드킬 장치는 장비부(210)로 정의하되, 이러한 장비부(210)는 차륜형 대공포, 탑재형 발칸, 레이저 대공무기, CIWS(Close-In Weapon System) 또는 RCWS(Remote Controlled Weapon Station)일 수 있으며 반드시 상기의 예에만 적용되는 것은 아니다.
또한, 화기운송수단(200)의 경우 탱크, 기동형 전차, 차륜형장갑차, 소형전술형장갑차, 함정, 항공기, 무인 드론, 다목적 무인로봇 등 군사적 목적으로 운용될 수 있는 다양한 장비일 수 있다.
도 2의 예에서는 화기운송수단(200)으로 천마 대공미사일 체계에 장착되는 것을 나타냈으며, 도 3의 예에서는 K-30 비호에 신궁을 추가한 비호복합 대공포 체계에 장착되는 예를 나타내었다.
도 2의 예에서 전파차단장치(2000)는 소정의 레이더 장치의 조준 부위에 인접하여 배치되며, 조준 방향에 대응되는 방향성을 가지도록 하드킬 구동계통과 연동되어 있다. 이러한 실시예에서는 소정의 하드킬용 레이더나 안테나 하부에 장착되어 모듈로 구성된다. 이러한 경우 안테나와의 간섭의 우려는 있을 수 있으나 공간의 활용성이 증가되는 장점이 있다.
도 3의 예에서는 화기에 배치되는 공간적 한계를 고려하여 전파차단장치의 안테나부와 신호발생부를 분리하여 배치하였으며 이를 상호 연결하였다. 이 실시예에서는 미사일 구동 기어박스에 장착되어 있으며 신호발생부가 내부 운용반에 장착되어 있다. 이 실시예에서는 구동기어박스 내부 공간의 활용이 가능하기 때문에 공간적인 이점이 있으며, 연막탄 조정이 불필요하고 미사일 구동박스의 하중이 감소한다는 장점이 있다. 다만, 구동박스의 일부 개조가 필요할 수 있다.
본 발명의 전파차단장치(2000)는 주요하게는 안테나부와 신호발생부를 포함하여 구성되되 상기와 같이 물리적으로 하나의 모듈로 구성되는 경우와 분리된 경우를 모두 포함한다.
이하에서는 상기 전파차단장치의 실시예를 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의하여 안테나부의 기구적 구성에 대한 실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명의 전파차단장치(2000)는 크게 안테나부(2200)와 신호발생부(1000)로 구성될 수 있다.
상기 안테나부(2000)는 소정의 브라켓을 통하여 화기운송수단(200)의 장비부(210)에 장착될 수 있으며 서로 다른 대역을 커버할 수 있는 제1안테나부(2230) 및 제2안테나부(2240)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 안테나부(2000)는 재밍안테나와 GNSS 안테나로 구성되고 외부에 레이돔을 구성할 수 있는데 이러한 안테나의 유형 및 주파수와 관련한 실시예는 후술하기로 한다.
도시된 실시예에서는 신호발생부(1000)가 안테나부(2200)와 일체로 구성되어 있다. 상기 신호발생부(1000)는 예를 들어, 신호생성부, 상향변환부, 증폭부 및 전원공급부를 구비할 수 있으며 소정의 케이싱 내부에 수납될 수 있을 것이다. 이에, 상기 신호발생부(1000)는 케이싱 내부에 예를 들어 스푸퍼(Spoofer)나 제어보드 등의 요소들이 구성될 수 있다.
상기 안테나부(2200)와 신호발생부(1000)는 팬틸트부(2300)에 장착되어 장비부(210)와 독립적으로 방향의 제어가 가능할 수 있다.
상기 팬틸트부(2300)는 팬(Pan) 기능과 틸트(Tilt) 기능을 가지며 이에 따라 2개 이상의 축을 통해 회동이 가능하다. 바람직한 가동범위로서 팬 기능은 360도에서 제한이 없으며, 틸트 기능은 +90°에서 -10° 범위에서 설정될 수 있다. 또한, 회전속도는 팬 기능에서 0.01 ~ 60°/s, 틸트 기능에서 0.01 ~ 30°/s로 회전될 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의하여 안테나부의 기구적 구성에 대한 실시예를 설명하기 위한 분해사시도이다.
상기와 같이 제1안테나부(2230) 및 제2안테나부(2240)는 내부에 소정의 구조를 가지는 안테나들을 수용하는 레이돔 형태로 이루어질 수 있다. 상기 제1안테나(1520)와 제2안테나(1530)를 구성하는 레이돔은 전방이 폐쇄된 원통 형상이며, 내부에 소자나 패턴 형태의 방사체 및 그 지지체를 길이방향으로 수용할 수 있다.
이때, 내부의 방사체와 레이돔과의 사이에서는 진동이나 기울기에 따라 충격이나 변형이 발생될 수 있고, 안테나 방사체 구조물의 보호를 위하여 레이돔들의 내부에는 폼(Foam)과 같은 충진재가 주입되어 고정기능을 수행할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에서 각 주파수대역에 따라 작동하기 위한 복수의 안테나를 구비하며, 제1안테나(1520)와 제2안테나(1530)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1안테나(1520)는 5.8GHz 대역의 주파수 신호를 전송하고, 제2안테나(1530)는 GNSS L1 대역 주파수 신호를 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 추가적으로 제3안테나(1510)가 구성되어 2.4GHz 대역을 커버할 수 있다.
상기 제1안테나(1520), 제2안테나(1530) 및/또는 제3안테나(1510)는 소정의 안테나베이스(2243)에 고정되어 제1안테나부(2230) 및 제2안테나부(2240)의 내부에 수용되면서 케이싱(2210) 내부의 장치들에 연결될 수 있다.
상기 안테나베이스(2243)는 대략 원반 형상으로 이루어져 케이싱(2210)에 고정될 수 있으며 내부의 모듈부(2250)에 전기적 및 기계적으로 연결될 수 있다.
상기 모듈부(2250)는 예를 들어, 파워모듈, 앰프모듈, SG모듈 그리고 필터가 조합된 신호 발진장치로 구성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 모듈부(2250)는 단자부(2211)에서 신호발생부(1000)로 연결되어 신호발생부에서 생성된 재밍신호를 수신할 수 있다.
드론의 무력화를 위하여 재밍시그널을 발신하는 경우 예를 들어, 원격 조종기 송수신 모듈을 무력화하기 위하여 Frequency Hopping 방식을 적용하거나 Spread Spectrum 방식을 적용할 수 있을 것이다.
이때, 공중의 무인항공기를 무력화하기 위하여 적용할 수 있는 주파수 대역은 선택적이나, 바람직하게는 GNSS L1(1,559MHz ~ 1,610MHz), ISM 2.4GHz대역(2,400MHz ~ 2,483.5MHz), ISM 5.8GHz대역(5,725MHz ~ 5,850MHz)을 대상으로 할 수 있으며, 1,570MHz 에서 2.5GHz 대역의 광대역 고이득 안테나가 적용되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 GPS대역은 GPS L1(1575.42MHz), GLONASS L1(1601.156MHz)와 BeiDou B1(1561.098MHz) 대역을 포함하는 A대역(1560~1605MHz)과, GPS L2(1227.6MHz), GPS L5(1786.45MHz),　GLONASS L2(1245.34MHz), GLONASS L3(1201.7MHz)와 BeiDou B2(1207.14MHz), BeiDou B3(1268.62MHz)대역을 포함하는 B대역(1160~1280MHz)으로 볼 수 있다.
다만, 상기 주파수대역은 한정되지 않으며, 20MHz에서 임의의 설정된(N)값까지 선택적으로 결정될 수 있을 것이다. 상기 N은 예를 들어 100GHz일 수 있다.
도 6은 본 발명의 하드킬 융복합형 전파차단장치에서 주파수 관리계통을 설명하기 위한 구성도이다.
신호발생부(1000)는 안테나부(2200)와 연결되며, 소정의 신호생성부, 상향변환부, 증폭부 및 필터부를 포함할 수 있음은 상기와 같다. 이러한 재머의 신호 생성을 위한 소자 및 요소들에 대하여 출원인이 공지의 구성들이 적용될 수 있을 것이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
바람직한 실시예에 의하여 스푸퍼유닛(1200)과 재머유닛(1100)이 결합되어 구성될 수 있고, 상기 스푸퍼유닛(1200)은 GNSS안테나에 소정의 주파수 출력을 전송한다.
각 신호생성부(참조번호미표시)는 설정된 주파수의 신호를 생성할 수 있는데, 2개 이상의 신호를 IF(Intermediate Frequency) 대역에 스윕(sweep)하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 주파수 대역은 이용자에 의하여 선택되어 메인컨트롤러부(1700)를 통하여 입력될 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이 2개 이상의 신호 생성을 위하여 하나 이상의 DDS(Direct Digital Synthesizer) 및/또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)가 선택되고 조합될 수 있다. 예를 들어, 상기 신호생성부는 백색잡음을 이용하여 재밍신호를 생성할 수 있는데, 채널별로 서로 독립적인 신호의 생성을 위하여 개별 신호생성부로 구성될 수 있고, 경우에 따라 채널의 수에 해당되는 개별 신호생성부가 구성될 수도 있다.
여기서 RF출력이 적용되는 대역은 GNSS 및/또는 ISM 2.4GHz대역 및/또는 드론조종주파수 대역 및/또는 ISM 5.8GHz대역인 것이 바람직함은 상기한 바와 같다.
이에 안테나부(1500)는 ISM 5.8GHz에 대응되는 제1안테나(1520)와, ISM 2.4GHz에 대응되는 제3안테나(1510)와, GNSS에 대응되는 제2안테나(1530)의 결합으로 이루어질 수 있고, 스위칭부(1300)는 상기 통신대역과 GPS대역에의 신호 발진을 선택할 수 있을 것이다.
또한, 메인컨트롤러부(1700)에서 제어되는 제어전력은 전원공급부(1600)로부터 공급될 수 있는데, 상기 전원공급부(1600)는 파워서플라이유닛(PSU; Power Supply Unit)으로 구성될 수 있으며 이 경우에는 전력의 안정적인 공급을 위하여 배터리부 또는 차륜형 장치의 메인배터리와 연결되는 경우도 고려될 수 있다.
상향변환부는 전원공급부(1600)로부터 소정 DC 전원을 수신하여, 신호생성부가 생성하는 IF 대역의 신호를 보호주파수 대역인 RF 대역으로 상향 변환한다. 이러한 상향변환부(1200)는 신호생성부(1100)에서 생성된 IF주파수를 상용주파수 대역으로 업컨버젼(Upconversion)시키도록 기능한다.
상향변환부는 신호생성부에서 생성하는 각 채널의 캐리어 신호에 대하여, 각각 소정 대역의 RF 주파수 대역으로 변환한다.
증폭부는 전원공급부(1600)로부터 소정 DC 전원을 수신하여, 상향변환부에서 출력하는 신호를 증폭한다. 증폭부에서 출력하는 신호의 전력레벨은, 교란 대상의 대역의 신호에 대한 전력레벨보다 더 큰 전력레벨을 가질 수 있다.
또한, 필터는 증폭부로부터 출력되는 신호 중, 원하지 않는 대역의 불요파 신호를 억제하여, 지정된 대역내 신호만을 선택하고 재밍신호로써 컴바이닝(Combining)하여 안테나부(1500)의 각 안테나로 출력하도록 기능한다. 이러한 필터부에서는 증폭부의 출력주파수로 인한 인접주파수에 대한 간섭에 따른 영향을 줄이도록 기능할 수 있다.
메인컨트롤러부(1700)가 교란을 원하는 주파수 밴드를 선택한 경우, 해당 선택에 대한 입력을 사용자로부터 받을 수 있다. 다만, 본 발명에서 무인항공기를 대상으로 무력화를 수행하는 경우 메인컨트롤러부(1700)가 Input Frequency Range로서 GNSS 및 ISM의 주파수대역을 미리 설정하고 광대역으로 결합하여 함께 안테나로 송출하도록 하는 것도 고려해볼 수 있다.
상술한 바와 같이 증폭부에서 출력하는 신호의 전력레벨은, 교란 대상인 표적에서 사용하는 신호에 대한 전력레벨보다 더 큰 전력레벨을 가지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 메인컨트롤러부(1700)는 콘솔과 같은 조작부 등과 유선 또는 무선으로 연결되어 소정의 상태를 모니터링하고 기능을 제어하도록 할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 메인컨트롤러부(1700) 및 전원공급부(1600)는 화기운송수단(200)의 시스템과 연동되어 작동될 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 하드킬 융복합형 전파차단장치에서 신호발생부의 작동에 대한 추가적인 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
본 실시예에서는 상기 재머유닛(1100)을 구성하는 경우를 나타내고 있다.
재머유닛(1100)은 메인컨트롤러부(1700)에 의한 제어입력을 수신여 작동을 개시하며, 전원공급부(1600)의 전력을 통하여 가동됨은 상기한 바와 같다.
신호의 발생을 위하여 크게 DDS/FPGA(1130), RF변환부(1140), HPA부(1150), 커플러부(1160) 및 BPF부(1170)를 구성할 수 있으며, 상기 BPF부(1170)의 출력은 안테나유닛(1500)에 연결되어 주파수를 방사한다. 상기 안테나유닛(1500)은 제1안테나(1520), 제2안테나(1530), 제3안테나(1510)로 구성될 수 있음은 상기와 같다.
상기 신호발생부(1000)에서 예를 들어, 복수의 CW(Continuous Wave)신호를 생성하기 위하여 DDS/FPGA(1130)에 구성되어 있다. 상기 DDS/FPGA(1130)는 복수의 DDS 및/또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)가 선택되고 조합될 수 있다.
이러한 신호생성부(1100)는 백색잡음을 이용하여 재밍신호를 생성할 수 있는데, 본 발명에서는 채널별로 서로 독립적인 신호를 생성하는 개념을 제시한다.
상기 DDS/FPGA(1130)에 의하여 생성된 신호는 RF변환부(1140)에 전송되고, 상기 RF변환부(1140)는 전원공급부(1600)로부터 DC 전원을 입력받아, 신호생성부(1100)가 생성하는 IF 대역의 신호를 서비스주파수 대역인 RF 대역으로 변환한다. 상기 DDS/FPGA(1130)가 3개의 DDS로 구성된 경우 RF변환부(1140)에서도 각 세 개의 세트가 구성될 수 있는데, 각각의 발진기에 대응하여 공지의 VCO(Voltage Controlled Oscillator)/PLL(Phase Locked Loop)과, 필터와, 디지털 감쇄기(Digital Attenuator)가 조합될 수 있다.
상기 VCO/PLL은 주지와 같이 베이스밴드 신호를 송신주파수로 변환하는 기능을 수행한다. 상기 필터는 일례로 BPF로 구성될 수 있고, 송신시호대역 외의 불요파를 억제하는 기능을 수행한다. 상기 디지털 감쇄기는 HPAM 출력단에서 송신출력을 감시하고 감쇄(Attenuation) 값을 가변할 수 있다.
상기 RF변환부(1140)의 후단에 배치되는 HPA부(1150)는 RF출력을 증폭하는 기능을 수행하며, 예를 들어 드라이브 앰프(Drive Amp)와 메인 앰프(Main Amp)로 구성될 수 있다. 상기 드라이브 앰프는 출력 획득을 위한 메인 앰프의 입력 레벨 조정 기능을 수행할 수 있다. 상기 메인 앰프는 최종 출력 레벨을 맞추기 위한 증폭기능을 수행할 수 있다.
상기 증폭 기능의 후단에는 커플러부(참조번호 미표시)를 구비하고, 상기 커플러(Coupler)는 출력 레벨을 감시할 수 있다. 또한, 상기 커플러부는 아이졸레이터(Isolator)를 구비하고 반송파가 HPA에 유입되어 발생하는 손상을 방지하며 안테나의 이상 유무를 판단할 수 있다.
상기 RF신호에 대한 감시 및 검증이 완료된 이후 BPF부(1170)를 구성하여 최종 송출대역 외에 잡음을 감쇠할 수 있으며, 각각의 BPF부(1170)에는 제1안테나(1520), 제2안테나(1530) 및 제3안테나(1510)가 연결된다.
도 8은 본 발명의 하드킬 융복합형 전파차단장치에서 스푸퍼 및 스위치 동작에 따른 거리별 방사상태를 나타내는 도면이다.
통상적으로 안테나부(1500)에서 발신되는 주파수를 생성하고 발진하기 위한 전력과 장비의 중량 등의 문제로 인하여 교란전파의 유효범위는 CCTV 또는 열화상카메라와 같은 영상장비부(미도시)의 탐지 및 추적이 가능한 영역보다는 좁거나 짧을 것으로 이해할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 안테나부(1500)에서의 교란전파의 유효 사거리는 4km 이내로 이해해볼 수 있다. 다만, 상기 거리는 장비의 종류나 환경에 따라 선택적일 것이다.
본 발명의 하드킬 융복합형 전파차단장치는 화기운송수단(200)의 하드킬 시스템과 연동 작동될 수 있음은 상기와 같으며, 영상장치에 시각화된 아래의 이미지를 순서로 작동 순서를 설명하도록 한다.
도시된 예에서는 탐지레이더에 의하여 시각적으로 구현된 것이며 공지의 레이더의 영상 구현에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 8의 (a)는 탐지레이더가 작동하기 시작하여 드론이 탐지되기 시작하는 시점을 나타내고 있다. 예를 들어, 독립방어체계에서 사격통지장치의 전시 화면일 수 있으며, C2A체계에서 전시된 화면일 수 있다. 이 경우 사용자의 선택은 탐지레이더를 온오프하는 것일 수 있으며 이와 관련된 제어의 실시예는 후술한다. 도면에서는 북북동 방향으로 두 개의 타겟이미지(1811)가 생성되어 있으며 가탐 거리 중에서 비교적 원거리에 있다.
도 8의 (b)는 통제가 개시된 시점에서 추적이 이루어지는 상황을 나타내고 있다. 타겟이미지(1811)의 방향으로 소정의 영역이 방사표시부(1820)로 설정되며, 상기 방사표시부(1820)는 소정의 각도를 가지는 부채꼴 형상이며, 이는 안테나부(1500)에 의하여 교란전파가 도달되어 스푸핑 또는 재밍이 가능한 영역일 수 있다.
예를 들어, 하드킬 또는 소프트킬 동작 개시시점에서 스위치를 온 하면 테럿이 전방의 방사 방향 10°에서 30°도 방향을 전시하며 마찬가지로 장비부(210)와 안테나부(1500)가 이를 함께 지향한다. 여기서 장비부(210)는 선으로 조준이 이루어지기 때문에 발칸과 같은 장비부(210)의 조준라인은 방사표시부(1820)의 범위의 중심각을 따를 것이다. 이러한 추적 과정에서 타겟이미지(1811)가 이동되면 상기 방사표시부(1820)가 함께 이동할 수 있을 것이나, 이 경우는 하드킬 작동모드와 소프트킬 작동모드에 따라 팬틸트부(2300)의 작동을 달리할 수 있다.
상기 방사표시부(1820)의 범위 이내에 타겟 즉, 타겟이미지(1811)가 현출되면 상기 방사표시부(1820)의 설정된 영역 또는 보더라인에 타겟이미지(1811)가 근접하는 경우에 하드킬통제장치로 하여금 팬틸트부(2300)를 동작하도록 할 수 있을 것이다.
도 8의 (c)는 소프트킬의 작동이 이루어지는 상태를 나타내며, 조작자가 소정의 방사 버튼을 누르면 영상장치에서 상기 방사표시부(1820)는 각 거리단위로 출력의 크기를 이미지화하여 나타낼 수 있다. 도면에서는 거리별로 네 개의 영역이 출력별로 서로 다른 색상(Pa, Pb, Pc, Pd)으로 표현되는 예이다. 여기서 거리가 멀수록 전파의 신호는 약해진다.
상기 영상장치에 현출되는 타겟이미지(1811)와 방사범위 및 출력의 표시는 단순 레이더 이미지만이 아닌 지형 맵(Map)과 연동하여 이루어지는 것이 직관적인 대응을 위하여 바람직하다.
상기의 개념에 따라 본 발명은 크게 안테나부(2200)와, 신호발생부(1000)와, 이를 운용하기 위한 제어계통과, 하드웨어적인 장착장비로 구성해볼 수 있다.
일실시예에 의하여 안테나부(2200)는 다중대역의 고이득 안테나를 적용하여 전파차단신호의 효율적 방사가 가능하며, LDPA구조로 10dBi 이상의 이득을 발휘한다.
상기 신호발생부(1000)에서 재밍 신호원은 AWGN으로 구성하여 채널별 신호의 이득 손실을 최소화하면서 효과적인 신호를 방사할 수 있도록 하였다. 또한, AWGNM, CW, 화이트노이즈, 잡음 신호 중의 어느 하나 이상이 스윕되는 것도 고려될 수 있다.
제어계통에서는 화기운송수단(200)에 장착된 소정의 컨트롤러를 통하여 소정의 사용자환경(UI)이 구성될 수 있고, 상기와 같이 소형 무인기의 사격절차 소프트웨어와 연동하여 표적거리별로 방사의 단계를 두었다.
이와 같은 개념에 의하여, 하드킬을 위한 장비부(210)와 소프트킬을 위한 전파차단장치(2000)가 상호 연동하여 가동될 수 있다. 따라서, 상기 메인컨트롤러부(1700)가 장비부의 운용 하드킬 작동 거리에 연동하여 차단 대상물에 대응되는 차단주파수 신호를 생성하되, 인접되는 차단 대상물의 거리의 단위에 따라 각 안테나를 선택하여 다른 주파수 신호를 발신하여 대응하도록 기능할 수 있을 것이다. 예를 들어, 탐지개시거리(예를 들어, 4km 이하) 거리에서 무인 항공기가 접근하여 탐지가 개시되면, 장비부(210)의 조준이 개시되며 안테나부(2200)가 이를 지향하여 추종할 수 있다.
이때, 가동의 제1거리(예를 들어, 3km 이하)에 접근하면 제2안테나(1530)를 통하여 GNSS 신호를 교란하여 침투를 무력화시도하고, 제2거리(예를 들어, 2km 이하)에 접근하면 발칸과 같은 장비부(210)를 통해 하드킬을 운용하는 동시에 조종신호를 무력화하도록 제1안테나(1520)를 작동하여 5.8GHz 대의 신호를 동시에 발진할 수 있는 것이다. 즉, 원거리에서의 위치교란과, 소정 조종주파수 대역의 무력화를 위한 소프트킬을 구분하여 운용하되 소정의 거리 이내에서는 하드킬 동작과 소프트킬 동작을 동시에 운용함으로써 완벽한 전술적 방어가 가능하여지는 것이다.
다른 실시예로서, 화기운송수단에 복수 유형의 장비부(210)가 탑재되어 있는 경우, 거리별로 다른 하드킬 동작을 수행할 수 있고, 이 경우 각 장비부의 기능별로 안테나의 기능이 매칭될 수 있다. 예를 들어, 상기 원거리에 배치되는 타겟에 대해 미사일을 레이더로 조준하여 파괴하는 경우 위치탐지를 무력화하는 것이 바람직할 수 있고 이 경우 GNSS 기만신호를 발신하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 상기보다 근거리에서 발칸을 통한 하드킬을 수행하는 경우 ISM 조종주파수를 무력화하여 조종능력을 상실하게 하여 탄환을 통한 타격이 정확하게 이루어지도록 할 수 있을 것이다.
상기된 실시예들의 구성의 적용예들은 상호 간에 치환되거나, 추가 또는 교차적으로 사용될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 개념에 따른 하드킬 융복합형 전파차단장치에 의하여, 침투 장비에 대한 주파수를 효과적으로 차단할 뿐만 아니라 필요에 따라 물리적인 파괴가 가능하기 때문에 효과적으로 무인항공기의 침투 등의 사태에 대응할 수 있다.
특히 복잡해지는 다양한 유형의 공격에 하드킬과 소프트킬 기능을 연동하여 유연하게 대응할 수 있기 때문에 군사적 목적의 활용성이 극대화된다.
또한, 컴팩트하고 다양한 화기운송수단에 상황에 적합하게 장착할 수 있고 필요에 따라 탈거 또는 교환이 가능하기 때문에 경제적이다.
또한, 편리성이 높으면서도 차단대상의 거리에 유연하게 적응하여 송신출력을 관리함으로써 소요전력을 최소화하여 운용하기 때문에 이동성은 물론 사용상의 신뢰성도 향상될 수 있다.
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

Claims (8)

  1. 화기운송수단의 장비부 측에 장착되며 각각 선택된 대역의 주파수을 발신하는 복수의 안테나를 구비하는 안테나부(2200); 및
    메인컨트롤러부(1700)와, GNSS안테나로부터 주파수 입력을 수신하는 스푸퍼유닛(1200)과, 선택된 주파수 대역의 전파차단신호를 생성하여 상기 안테나부로 전송하는 재머유닛(1100)을 구비하는 신호발생부(1000);를 포함하고,
    상기 메인컨트롤러부는,
    장비부의 하드킬 작동 거리에 연동하여 차단 대상물에 대응되는 차단주파수 신호를 생성하되, 인접되는 차단 대상물의 거리의 단위에 따라 안테나를 선택하여 다른 주파수 신호를 발신하여 대응하도록 하는 하드킬 융복합형 전파차단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화기운송수단은,
    탱크, 기동형 전차, 차륜형장갑차, 소형전술형장갑차, 함정, 항공기, 무인 드론 또는 다목적 무인로봇 중의 어느 하나이고,
    상기 장비부는,
    차륜형 대공포, 탑재형 발칸, 레이저 대공무기, CIWS(Close-In Weapon System) 또는 RCWS(Remote Controlled Weapon Station) 중의 선택된 하나인 하드킬 융복합형 전파차단장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안테나부는,
    제1안테나를 내부에 수용하는 제1안테나부(2230)와, 제2, 3 안테나를 내부에 수용하는 제2안테나부(2240)로 이루어지는 하드킬 융복합형 전파차단장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 안테나부는,
    장비부의 미사일 구동 기어박스에 장착되고,
    상기 신호발생부는,
    화기운송수단의 내부 운용반에 장착되는 하드킬 융복합형 전파차단장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 재머유닛은,
    복수의 DDS로 구성되는 DDS/FPGA(1130)와, 상기 DDS/FPGA로에서 생성된 신호를 RF 대역으로 업컨버징하는 RF변환부(1140)와, 상기 RF변환된 신호를 증폭하는 HPA부(1150)와, 상기 증폭된 신호를 감시하는 커플러부(1160)와, 각각의 안테나와 연결되는 BPF를 구비하는 BPF부(1170)를 포함하는 하드킬 융복합형 전파차단장치.
  6. 제5항에 있어서,
    3개의 안테나에서의 출력은
    GNSS L1인 1,559MHz 이상 및 1,610MHz 이하 대역과, ISM 2.4GHz인 2,400MHz 이상 및 2,483.5MHz 이하 대역과, ISM 5.8GHz인 5,725MHz 이상 및 5,850MHz 이하 대역에서 선택되는 하드킬 융복합형 전파차단장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 DDS/FPGA에서의 출력은,
    AWGNM, CW, 화이트노이즈, 잡음 신호 중의 어느 하나 이상이 스윕되어 생성되는 하드킬 융복합형 전파차단장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 메인컨트롤러부는,
    차단 대상물과 장비부와의 거리가 제1거리이하인 경우 제2안테나에서 주파수를 발신하여 위치를 교란하고, 제2거리 이하인 경우 제3안테나에서 주파수를 발신하여 특정 조종신호를 교란하여 무력화를 시도하되, 제3거리 이하인 경우 제1안테나를 통하여 조종신호 수신을 무력화함과 동시에 장비부를 통하여 물리적 무력화를 동시에 수행하도록 하는 하드킬 융복합형 전파차단장치.
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