Journal of the Korea Society for Simulation (한국시뮬레이션학회논문지)

The Korea Society for Simulation (한국시뮬레이션학회)
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A Study on the Near-Field Simulation Method for AESA RADAR using a Single Beam-Focusing LUT

단일 빔 집속 LUT를 이용한 AESA 레이다의 근전계 시뮬레이션 기법

  • Ju, Hye Sun (Aircraft Radar System PMO, The 3rd R&D institute, Agency for Defense Development)
  • Received : 2019.02.01
  • Accepted : 2019.05.20
  • Published : 2019.06.30
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Abstract

Since the AESA radar scans and tracks a distant targets or ground, it requires a test field which meets far-field condition before flight test. In order to test beam foaming, targeting, and availability from cluttering and jamming, it is general to build a outdoor roof-lab test site at tens of meters high. However, the site is affected by surrounding terrain, weather, and noise wave and is also requires time, space, and a lot of costs. In order to solve this problem, theoretical near-field beam foaming method has proposed. However, it requires modification of associated hardware in order to construct near-field test configuration. In this paper, we propose near-field beam foaming method which use single LUT in order to calibrate the variation of TRM(transmit-receive module) which consists AESA radar without modification of associated hardware and software. It requires less costs than far-field test and multiple LUT based near-field test, nevertheless it can derives similar experimental results.

능동배열안테나는 원전계에 있는 표적과 지형 등을 탐지/추적하기 때문에 개발 간 항공기 탑재 전 시험 수행을 위해 원전계 거리 조건을 만족하게 하는 수십 미터 이상의 지상 시험장이 필요하다. 따라서 빔 조향, 표적, 클러터 및 재밍 등의 시험 수행을 위해 지상에서 높은 곳에 실험실을 구축하는 야외 실험장을 구축하는 것이 일반적이다. 하지만 야외 실험장은 주변 지형, 날씨, 외부 신호등으로 인해 시험에 영향을 받으며, 시간/공간/비용적인 제약사항이 많다. 이러한 문제를 해결하기 위해 근전계에서 빔을 집속 시키는 이론적인 방안이 제시되었지만, 이를 실험실 환경으로 구축하기 위해서는 AESA 레이다 하드웨어의 변화를 초래한다. 본 논문에서는 관련 하드웨어와 소프트웨어의 변화 없이 AESA 레이다를 구성하는 안테나 송수신 모듈의 편차를 보정하기 위해 단일 LUT를 이용해 근전계의 빔 집속을 구현하는 기법을 제안한다. 제안한 기법은 원전계 실험 환경 및 다중 LUT를 이용한 근전계 빔 집속 구현 기법보다 실험 비용을 최소화하면서도 유사한 실험 결과를 도출할 수 있는 장점이 있다.

Keywords

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Fig. 1. Antenna array configuration

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Fig. 2. Beam-steering configuration (a) (Az, El)=(0°, 0°), Black (b) (Az,El)=(0°, 30°), Red

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Fig. 3. Beam-focusing simulation result where (Az, El)=(0°, 30°)

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Fig. 4. Concept of near-field beam focusing

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Fig. 5. Radiation characteristics from AESA antenna to focusing plane where (Az, El)=(0°, 0°), zf=2m

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Fig. 6. Near-field beam focusing simulation result using calculated LUT where (Az, El)=(0°, 0°), zf=2m

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Fig. 7. 3D graph of Eq. (5)

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Fig. 8. 3d graph of Eq. (6)

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Fig. 9. Beam-focusing simulation result

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Fig. 10. Concept of near-field beam focusing using a single LUT(phase gradient for near-field focusing)

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Fig. 11. Simulation results where zf=2m

Table 1. Beam focusing simulation result comparison between near-field and far-field where (Az, El)=(0°, 30°) and (0°, 45°)

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Table 2. Beam focusing simulation result comparison between near-field and far-field where (Az, El)=(20°, 20°) and (30°, 30°)

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References

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