본 논문에서는 RF탐색기 측정치인 산란점 모델링 기법에 대해 제안한다. 우선 상대자세 각 따라 변화하는 ISAR 영상(Inverse Synthetic Aperture Radar Image)로부터 기준 산란점을 생성하였다. 다음으로 RF탐색기 측정치의 주요 불확실성 요소인 잡음세기(noise strength), 깜박임(blink), boresight 오차를 기준 산란점에 부가한다. 본 연구에서 제안된 RF탐색기 모델은 다양한 표적추적 필터 알고리듬 개발에 사용할 수 있다.
본 논문에서는 PN 유도 법칙을 기반으로 동작하는 능동 RF 탐색기에 대한 반복형 능동 유인체의 재밍 환경에서 공중 플랫폼의 생존성을 분석한다. 플랫폼의 기동, 유인체의 RF 제원(spec), 탐색기의 접근 거리 및 방향 등 다른 조건의 여러 조우 시나리오에서 플랫폼에 대한 탐색기의 miss distance를 계산한다. Miss distance와 근접신관거리와의 비교를 통해 플랫폼의 생존 여부를 판별하며, 이를 기반으로 몇몇 조우 시나리오에서 플랫폼 생존 영역을 도출한다.
칼만 필터를 이용하여 RF 탐색기의 시선각 변화율 추정을 수행하였다. 김발형 탐색기의 모델링을 기반으로 칼만필터를 설계하였다. 필터 설계 시 주요한 인자인 공정 잡음 및 측정 잡음의 특성에 대해 살펴보았으며, RF 탐색기의 신호 특성에 맞는 측정 잡음치를 선정하여 필터링을 수행하였다. 측정 잡음관리를 위해 SNR 및 관련 신호를 이용하였으며, 공정 잡음에 따른 필터의 민감도 확인을 위해 대수적 방식을 사용하였다. 일식 등으로 탐색기 신호가 없는 경우 선형 해석을 통해 필터의 안정도를 분석하였다. 수치 시뮬레이션을 통해 제안된 시선각 변화율 추정기법의 타당성을 검토하였다.
Micro wave seeker consists of a gimbal structure, a antenna and many RF parts. And Missile's propelling powers excite a gimbal structure, a antenna and many RF parts. Therefore, We must inquire into external forces to act on a micro wave seeker before everything. We must inquire into design parameters and then estimate dynamic characteristics of a gimbal structure with a finite element model to reflect part's characteristics for design for a gimbal structure in consideration of vibration features. In this paper, a gimbal structure of a micro wave seeker is modeled in finite element method and then updated by using the experimental modal data. Before we make a finite element model of a gimbal structure of a micro wave seeker, we make a finite element model of a sub-structure and compare with the experimental modal data.
A MTG (Multimode Tracking and Guidance) system is employed to compensate for the limitations of individual seekers such as RF (Radio frequency) or IIR (Imaging Infra-red) and to improve the overall tracking and guidance performance in jamming, clutter, and adverse weather environments. In the MTG system, tracking filter, data association, and data fusion methods are important elements to maximize the effectiveness of precision homing missile guidance. This paper proposes the formulation of a Kalman filter for the estimation of line-of-sight rate from seeker measurements in missiles guided by proportional navigation. Also, we suggest the HPDA (Highest Probability Data Association) and data fusion methods of the MTG system for target tracking in the adverse environments. Mont-Carlo simulation is employed to evaluate the overall tracking performance and guidance accuracy.
Ka-대역 밀리미터파 복합모드 탐색기에 적용할 수 있는 진행파관 증폭기(traveling wave tube amplifier: TWTA)는 고전압생성부(high voltage power supply: HVPS), 변조부(grid modulator), 제어부(command & control), 고조파부(RF assembly)로 구성되는 고출력 펄스형 송신기이다. 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency: PRF)와 전원공급기 스위칭 주파수가 동기/가변되어 -17.9 kV 고전압을 생성하는 고전압 전원 공급기와 RF 펄스 변조를 위한 고속 그리드 스위칭 변조기를 설계하였다. 체적이 3.18 L로 소형화로 제작된 TWTA는 그리드 on/off 신호의 상승/하강시간이 최대 18.5 ns 이하 고속펄스 스위칭 특성을 가지고, 첨두전력은 564.9 W 이상으로 고출력 성능을 보였다. 또한 PRF와 PRF/2 범위 내에서 -68.4 dBc 이하의 우수한 불요파 성능을 확인하였다.
전투기는 적의 공대공 위협에 대응하기 위해 탐색기(seeker)가 탑재된 유도탄을 운용한다. 단거리 유도탄(SRM; short range missile)은 주로 IR 탐색기를 탑재하고 시계 거리 밖의 표적에 대응하는 중거리 유도탄(MRM; medium range missile)은 대개 RF 탐색기를 장착한다. 중거리 유도탄은 발사되더라도 탐색기의 탐지범위에 도달할 때까지 탐식기가 작동하지 않으며 항공기에 탑재된 레이다로 중거리 유도탄을 일정 거리만큼 유도해야 한다. 이런 유도 방식을 MDL (missile data link)이라 하며, 유도탄의 통신 방식에 따라 단방향 방식과 양방향 방식이 있다. 본 논문에서는 이 두 가지 통신 방식에 따른 MDL과 이를 위한 레이다, 임무컴퓨터 및 유도탄 간의 연동에 대해 논하고자 한다.
본 논문에서는 밀리미터파(Ka-밴드) 탐색기를 이용한 라디오미터 설계에 대해서 다룬다. 라디오미터는 TPR(Total Power Radiometer) 방식을 적용하였고, 이를 위해 IF-Drive amp, 대역통과필터(BFP), 검출기(Detector) 및 Op-amp를 구성하였다. 라디오미터는 잡음 수준의 신호를 측정하는 센서로서 시스템의 온도 변화에 따라 측정값이 상이하게 달라질 수 있다. 이를 해결하기 위해 온도보정 회로가 없는 라디오미터 구조에서의 밝기온도 보상 방안을 적용하여 보정을 수행하였다. 설계된 라디오미터를 이용하여 표적, 특히 차량과 지표면을 구분하는 실험을 수행하였고, 일정 이상의 BFF(Beam Fill Factor)를 만족하는 경우 표적과 배경을 구분함을 확인하였다.
본 논문에서는 Ka-대역 수동위상배열탐색기에 적용할 위상 변위기를 설계하고 제작하여 성능을 확인하였다. 수동위상배열안테나에서 배열소자의 위상을 조절하여 전자 빔 조향을 수행하기 위한 핵심 소자인 위상 변위기를 설계하여 Ka-대역 1GHz 대역폭내에서 삽입손실 1.5dB이하 위상 오차 $10^{\circ}$(RMS)이내의 성능을 확인하였다. 실제 제작을 통해 확인된 성능은 배열합성 이론에 기초한 빔패턴 분석에 적용하여 추가적인 분석을 수행하였다. 검증된 위상 변위기의 최종 성능이 수동위상배열안테나 빔패턴의 성능 및 지향 오차, 각도 정확도에 미치는 영향성을 분석하여 제안된 위상 변위기 규격의 유효성을 검증하였다.
본 논문에서는 밀리미터파 탐색기의 수신기 보호용으로 사용할 낮은 누설 전력을 가지는 Ka 대역 능동 리미터 설계 및 제작 기법을 설명하였다. 낮은 누설 전력을 구현하기 위해서 송신 펄스 주기 신호와 입력 전력의 크기에 따라 리미터를 제어할 수 있는 능동 리미터 제어 회로를 제안하였다. 능동 리미터는 전형적인 2단 수동 리미터에 방향성 결합기, 검파기, 연산 증폭기 및 과전류 보호용 저항으로 구성된 궤환 회로로 구성되어진다. 제작된 Ka 대역 능동 리미터 측정 결과, 주파수 대역은 1 GHz, 약 신호 시 삽입 손실은 3.5 dB 이하, 능동 제어시 최대 감쇄량 46 dB, 4 W RF 입력 시 정상 누설 전력은 -7.5 dBm을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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